離散時間系統的相位響應

2021-07-24 12:46:40 字數 1715 閱讀 4801

時域採集的訊號經過時頻變換方法都會落到頻域,表徵頻域的特性兩個指標即可實現:幅頻特性,相頻特性。這樣我們不僅要思考乙個問題,到底是系統的幅頻失真造成的後果嚴重,還是系統的相位失真造成的後果嚴重?

下面我們可以用超聲波束合成的乙個例子來解釋一下:

實驗中,我們發射一束超聲(假設為3mhz)掃瞄人體某個部位,那麼反射回來的超聲波必定發生各種複雜的相位移動,並攜帶了人體的資訊。當我們利用超聲收集裝置進行波束的收集時,就是訊號通過離散時間系統的乙個例項。我們現在要思考的就是頻率失真,相位失真都會造成什麼現象?

如果發生幅度失真,這不過是訊號的強度降低了,各個頻率組分仍在原來的相對位置,訊號攜帶的資訊是不變的。舉乙個很有意思的例子,十個人在一起「搖擺」,搖擺啊搖擺~~~  如果,節奏不變,擺幅減小,這只不過是「視覺衝擊」下降了,我們至少還能看到,他們在搖擺~

如果發生相位失真,這下可就糟糕啦。十個人剛才還好好的一起搖擺,突然間,大家擺動的速度(或節奏)變得有快有慢~~~~  滴滴滴滴滴!報警啦,群魔亂舞,這就是相位失真的危害力。

所以做系統的人,最擔心相位失真,他們更多的努力在於設計線性相位,保真原始訊號。

原始訊號

線性系統,無相位失真,有系統延時

輸出y(n)等於輸入x(n)在時間上k個取樣點的延遲,可見當系統具有線性相位時可以達到無失真輸出的目的.

通過上面的例子,可以看出相頻特性對訊號濾波後的影響及線性相位的重要性。

現在,定義系統群延時:

群延時是相位的導數,我們可以這樣理解,身高腿長不同的運動員在跑步,那麼相同的時間內大家跑的距離肯定是不一致的。但是距離差與身高的比值這個常量是不變的。群延時也是借助了這個思想,不同頻率組份通過線性系統,各個組分造成的相位延時肯東是不一致的;但只要他們對頻率的導數保持一致,時移還是相同的。訊號不會發生失真。

顯然,如果系統具有線性相位,即 它的群延遲為一時間常數k。因此,群延遲可作為相頻特性是否線性的一種度量,同時,它也表示了系統輸出的延遲。 

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