相位延迟和群延迟之间的差异

信息处理 阶段 线性相位 群延迟
2022-01-28 00:21:49

又一个群延迟与相位延迟的问题!虽然这个问题已经被问过好几次了,但我觉得它没有被充分讨论过,所以我会发布一个我似乎无法完全理解的例子。

假设某个系统的相位响应如下所示;

在此处输入图像描述

其中相位是分段仿射的。

对于频率 0 < f < 0.3,相位是纯线性的,正如预期的那样,相位和群延迟是相同的。

对于 0.35 < f < 0.55 的频率,相位是线性的(不包括不连续跳跃),同样,在这个范围内,相位和群延迟是相同的。

但是,对于 f > 0.6,我会感到困惑。在这里,相位是仿射的(即不一定通过原点的直线)。在这里,群延迟是恒定的(正如其定义所显而易见的),但相位延迟随 f 变化。由于群延迟是恒定的,我希望一个带限信号,例如在 0.7 < f < 0.9 范围内,不会表现出色散,即系统的输出是(可能是频率变化比例的)时移版本的输入。但是,如果我们查看相位延迟,似乎输出实际上应该显示分散(对于某些正弦输入 sin(0.7*t),延迟大约为 2.1,而对于某些正弦输入 sin(0.9*t) ) 延迟大约为 2.5)。

如果有人有办法解释这个明显的悖论,我将不胜感激!

1个回答

请注意,恒定的群延迟不足以使带限信号表现出无色散。相位延迟需要保持不变如果相位是仿射的,即,如果我们有

(1)ϕ(ω)=a+bω,ω>0

群延迟是恒定的

(2)τg(ω)=dϕ(ω)dω=b

,则相位延迟不是恒定的a0

(3)τp(ω)=ϕ(ω)ω=aωb

正是相位延迟决定了 LTI 系统输出端正弦曲线的延迟。对于和相位延迟的 LTI 系统的输出由下式给出x(t)=sin(ω0t)M(ω)τp(ω)

(4)y(t)=M(ω0)sin(ω0(tτp(ω0)))

只有对于(严格的)线性相位(即,对于等式),相位延迟才等于群延迟。在这种情况下,正弦波在 LTI 系统输入端所经历的延迟与频率无关。a=0(1)