什么是信号相位的直观解释

信息处理 傅里叶变换 阶段
2022-01-13 05:11:12

我了解系统相位响应的含义仅仅系统延迟频率分量的程度。但是,我找不到信号相位的直观解释。用极坐标表示信号的傅里叶变换,产生两个分量;幅度和相位。幅度响应只是每个频率分量对该信号的贡献程度。但是,这里的阶段是什么意思?我可以通过查看信号的相位来知道信号中是否“存在”频率分量吗?

我在这里找到了解释

确定正弦曲线如何相对于彼此排列以形成信号

但是并没有帮助我。

4个回答

比较$y= \sin(\omega t)$$y=\sin(\omega t-\phi)$,如下图所示。$\phi$是以弧度为单位的附加相位项,其中$\omega$表示以弧度每秒为单位的频率。因此,相位项沿水平轴移动正弦曲线。

因此,在给定的频率上,这将导致该频率的时间延迟,尽管要注意,固定的时间延迟将导致与频率成比例的相移作为线性变化(相位将随着频率的增加而线性增加) .

因此,我们对“线性相位”滤波器感兴趣,因为这将具有恒定的“群延迟”,这意味着波形中所有频率的组将在时间上延迟相同的量,因此不会在不同频率之间造成破坏性干扰。团体。(查看傅立叶级数和将波形分解为各个频率以及由此产生的重构,以更深入地了解这一点)。

阶段

更相关(和有用)的是复杂信号表示,其中$Ae^{j \phi}$表示信号的幅度$A$和相位$\phi$这可以使用欧拉恒等式进行扩展,这可能有助于进一步了解:$$Ae^{j\phi}=A\cos(\phi)+jA\sin(\phi) = I + jQ$$

从中我们看到,为了完全描述一个复杂的信号,我们需要两个实信号,这可能是幅度和相位,$A$$\phi$,如$Ae^{j\phi}$或实数和虚数组件$I$ , $Q$$I+jQ$

请参阅这篇文章,这可能有助于进一步了解信号复杂表示的重要性和实用性:正交混合信号的频移

FFT 中每个 bin 的相位与在时域中表示该 bin 的正弦曲线的相对相移相同(及其复共轭对称对是实正弦波)。该阶段是该组件的时间起始阶段,因此当添加到来自其他频率区间的所有其他正弦波时,将适当地加起来以及时重新创建信号。

如果没有幅度,信号的相位就什么都不能说明。舍入误差为零的 FFT 结果箱通常具有随机相位。而非零长度向量的角度实际上指向某个地方。

请注意,相同频率的余弦和正弦是正交的。需要两者的比率(余弦和正弦)来表示相同频率的任何正弦曲线。相位告诉你比率。

信号的相位通常是指您在问题中发布的信号时序(或两个正弦曲线如何排列)。但是您是在询问频域中信号的相位(即,在 FFT 操作之后)。FFT 函数计算 N 点复 DFT。在实践中,FFT 运算结果的实部和虚部用于生成幅度谱,这通常比单独的 I 和 Q 分量更有用。FFT 的幅度可用于光谱可视化、能量检测或各种其他应用。