相位變化對於真實訊號的影響是什麼?

2021-07-10 23:55:38 字數 1518 閱讀 5569

乙個訊號經過傅利葉分解後變成phase+magnitude兩部分

形象的說,phase代表訊號的形狀,magnitude代表對應形狀的大小比例

一維訊號的確不太直觀,我們來看二維的訊號(影象)吧,上圖: (圖:又上我?!)

f'(magnitude,phase)代表傅利葉逆變換

二維影象處理中,原圖經傅利葉分解成兩部分:magnitude & phase(相位). 圖a是原圖(spatial domain),圖b是相位圖,很亂是吧,但是用相位圖(不加magnitude)還原出spatial domain的訊號(影象),即圖c,依然可以看到原圖的輪廓,這代表相位是圖形的形狀分量,而magnitude(中文是啥?)代表形狀分量(phase)每一部分的比重

大家再看圖e(驚悚),圖e使用原圖的phase和其他隨便乙個影象的magnitude分量進行傅利葉逆變換,進而還原出的影象,這進一步說明原圖的形狀是由phase部分代表的

初學的時候的確感覺幅度變化比較直觀,但是相位變化同樣可以大大地改變訊號。

先舉個例子:現在你想傳輸乙個訊號,要求輸出訊號不失真

不失真是個啥意思呢?

時域上看,輸入訊號

頻域上看,你應該記得傅利葉變換裡有這樣乙個性質:

設訊號所以不失真傳輸後訊號頻譜為

在剛才的分析裡發現,要讓訊號傳輸不失真,這個傳輸系統必須具有常數幅度增益線性相位延遲,也就是系統函式:

拆開看:幅度

所以如果訊號相位延遲對不同頻率不恆定,那這個傳輸系統就一定會使訊號失真了。

更廣義地:群延遲(group delay)反應了系統對不同頻率訊號的延遲情況。

最後正面回答你的問題:乙個線性系統的相位延遲可以完全改變乙個訊號。你可以做做**,調節系統引數看看時域上的變化。

另外一方面,研究輸入輸出相位的變化可以了解這個系統的資訊,比如雷達成像等等領域。

相位告訴你延時。延時是很有用的啊,雷射測距其中一種就是測調製出的發出光與反射光的相位差然後算距離的。在相控陣上用處就更大了,選定n個天線接收到訊號的相位差然後卷積該相位差下的訊號強度就可以反推出空間上某個點有沒有東西(大概原理是這樣,根據學雷達的同學的描述總結的)

對控制來說的對,開環響應的幅值和相位合著看就知道控制效能能幹到什麼程度

至於訊號過了濾波器出現的相位變化,那是沒辦法的事情,通過這個函式就會變成這個樣子,如果僅是為了測測某個頻率的幅值的話那相位就不用管,如果要幹別的事情比如說過拿這訊號做反饋控制的話那相頻圖就很重要了,比如來個fir濾波幅頻上高頻衰減得很好看但相位上低頻段已經±180°翻了好幾個來回,那這濾波器加上去真是百害無一利

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