复极点的相位贡献

信息处理 阶段 频率响应 零极点
2022-02-18 02:50:45

我正在努力理解每个极点的相位贡献。假设我们有一个系统(如果有区别,则为最小相位系统),它的极点位于:

这两个复极点的相位贡献之间的解析关系是什么?

1个回答

这更容易在图形上看到,在 s 平面上,知道相位来自系统的频率响应,并且当我们将 s 限制为jω轴。

考虑单个极点和单个零点的简单比率,表示为

H(s)=sz1sp1

给定 s 作为 s 平面上的任意点,并且z1p1作为具体点,我们看到上面的表达式可以看作是两个相量的比值,或者表示为

H(s)=Aϕ1Bϕ2

清楚地看到这一点,以及它最终将如何回答您的问题;首先考虑复平面上的任意两个点,例如 m 和 n,如下图所示:

复平面上的两点

方程mn是一个具有幅值和相位的相量Kϕ. 通过从 m 中减去 n,我们将原点移动到相对于 m 的位置 n。因此我们得到一个长度为 K 的相量,它是 m 和 n 之间的笛卡尔距离,以及角度ϕ这是 mn 与原点在位置 n 的夹角:

两点相量

如最初所述,每个极点和零点的相位贡献由频率响应给出,频率响应通过将 s 限制为jω(或假想的)轴。所以当我们沿着jω轴,分子中的每个零和分母中的每个极点都对整体响应的幅度和相位有贡献。分子的相位将相加,分母的相位将相减(例如 1/j = -j 的简单情况是π/2(-90°):作为相量,这个表达式是角度 0 处的幅度 1 除以角度处的幅度 1π/2)。

s平面上的极点和零点

因此,每个极点和零点的角度贡献如下图所示。我们看到当 s 接近无穷大时,来自零的角度贡献将接近 +π/2,并且来自极点的角度贡献(假设它在分母中)将接近 -π/2. 因此,在这种情况下,在无穷远处,产生的角度将是角度 0,并且在任何给定的频率下,我们都可以通过使用解析求解角度s=jω对于频率ω

角度贡献

您可以将上述内容应用于您的具体情况,除了0.9ejπ/4是右半平面上的一个极点,它是不稳定的(不会收敛)。如果您针对两个极点都在左半平面中的情况进行了纠正,则每个极点将如上所述贡献相位,并且整体相位响应将是两者的总和。因此,对于左半平面中的两个极点,相位将接近 -π(-180°) 当 s 接近无穷大时。