你如何将虚数与相移联系起来?如何想象这个?

信息处理 频谱 阶段 傅立叶
2022-02-22 08:14:41

在此处输入图像描述 所以我在其中一个问题上找到了这个答案。我想问一下复杂部分如何与相移相关联。我想在同一个问题上问这个,但它不允许我。谁能帮我理解这个概念。即使我把它想象成一个虚部值变化的螺旋线,波的开始时间还是一样的,不是吗?那么它与相移有什么关系呢?

“负频率对正弦波没有多大意义,但傅立叶变换不会将信号分解为正弦波,它会将其分解为复指数:

F(ω)=f(t)ejωtdt

这些实际上是螺旋,在复平面中旋转:

复指数显示时间和实轴和虚轴

螺旋可以是左旋或右旋(顺时针或逆时针旋转),这就是负频率概念的来源。您也可以将其视为在时间上向前或向后的相位角。

在实信号的情况下,总是有两个等幅度的复指数,它们以相反的方向旋转,因此它们的实部结合而虚部抵消,结果只剩下一个实数正弦曲线。这就是为什么正弦波的频谱总是有 2 个尖峰,一个正频率和一个负频率。根据两个螺旋的相位,它们可以抵消留下纯正弦波或真正余弦波或纯虚正弦波等。”

3个回答

在 t=0 的蓝色复数螺旋上画一个红点,其值为 1.0。现在将螺旋线倒置,直到红点位于 -1.0,仍为 t=0。这个滚动相当于 Pi 的相移。请注意,实部不再对应于从 t=0 开始的余弦波。

但是滚动螺旋的实部确实对应于在 +Pi 或 -Pi 开始(值为 1.0)的余弦波,这是一个不同的开始时间,与您上面的一个假设相矛盾。

因此相位与开始时间有关。

我理解它的方式是用一个等式

y=sin(x)*cos(n)+cos(x)*sin(n)

绘制 y 与 x,如果将 n 的值从 [0, π/2] 更改,您将看到正弦波从 [0,-π/2] 同相移动,因为 cos(n) 从 [1, 0 ] 和 sin(n) 与 [0, 1] 的方向相反,因此您正在改变正弦分量与余弦分量的数量以生成相移正弦波。这来自三角恒等式

sin(x+y) = sin(x)*cos(y)+cos(x)*sin(y)

傅里叶变换执行一系列与正弦波和余弦波的相关,为您提供每个频率的正弦相关与余弦相关的数量。正弦和余弦表示信号的正交分量,因此要确定幅度,您需要将彼此成直角的两个向量相加,结果向量的角度是相位,结果向量的幅度是振幅。

我认为 3D 情节让这个概念变得比实际更难。

如果你的信号是 f(t) = cos(2πft),那么 f(t) 的相位就是 2πft。向量的实部是 cos(2πft),虚部是 sin(2πft)。

我不确定为什么有人会使用 3D 情节来描述这一点。这些概念保留在复平面上,矢量的角度(其相位)仅为 2πft。

您展示的 3D 图是我们如何解释传播平面波的相位。然后螺旋的每个环之间的距离称为波长,等于 c*T,其中 c 是光速,T 是信号的周期。例如,这些概念对于射频工程师来说很重要,他们需要了解信号传播时空间中每个点的电压和电流相位。

我认为如果你留在复平面上,你的难度会小一些。