我一直在读到,滤波器需要一个频带上的恒定群延迟。但是恒定的群延迟意味着相位延迟的线性减少,这会使信号失真。
假设我在 100 Hz 到 110 Hz 的频带上具有 5 [时间单位] 的群延迟。这意味着相位延迟为。
所以:
- 100 Hz 分量将延迟 500 + c rad
- 101 Hz 分量将延迟 505 + c rad
- 102 Hz 分量将延迟 510 + c rad
- ETC
考虑到不同的频率分量有不同的相位延迟,信号会失真。
那么为什么滤波器需要平坦的群延迟响应呢?
我一直在读到,滤波器需要一个频带上的恒定群延迟。但是恒定的群延迟意味着相位延迟的线性减少,这会使信号失真。
假设我在 100 Hz 到 110 Hz 的频带上具有 5 [时间单位] 的群延迟。这意味着相位延迟为。
所以:
考虑到不同的频率分量有不同的相位延迟,信号会失真。
那么为什么滤波器需要平坦的群延迟响应呢?
这实际上很简单。取一个纯音正弦波,比如说
现在,固定时间的相位 t_0) 。我们得到
现在让我们改变频率并保持时间固定。上面的表达式变成中的线性函数!即使我们实际上并没有“延迟”这波浪潮。
从视觉上想象它。您有一个时间点(不是 0,它将始终保持不变)和一个正弦波,也就是说,它正在缩小(频率增加)。随着它的缩小,这个正弦波的不同相位将穿过不同频率的固定时间点。
这就是为什么简单延迟系统的相位响应是一条斜线,而不是一条水平线。然而,它的导数将是水平的,并且与我们在系统中引入的延迟量成正比,即
这正是系统延迟。