• 頻率響應

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    頻率響應

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    信號處理電子學中,一個系統頻率響應是輸出的幅度和相位作為輸入頻率的函數的定量測量。頻響被廣泛用于系統的設計和分析,如音頻和控制系統,它們通過將治理微分方程轉換為代數方程來簡化數學分析。在音頻系統中,它可用于通過設計組件(如傳聲器、放大器揚聲器),使整體響應在系統的帶寬內盡可能平坦(均勻),從而xxx限度地減少可聽失真。在控制系統中,如車輛的巡航控制,它可以用來評估系統的穩定性,通常是通過使用Bode圖。可以使用模擬和數字濾波器設計具有特定頻率響應的系統。頻率響應在頻域中表征系統,正如脈沖響應在時域中表征系統一樣。在線性系統中,任何一個響應都能完全描述系統,因此有一對一的對應關系:頻率響應是脈沖響應的傅里葉變換。頻率響應允許更簡單地分析級聯系統,如多級放大器,因為整個系統的響應可以通過各個階段的頻率響應的乘法來找到(與時域中的脈沖響應的卷積相反)。頻率響應與線性系統的傳遞函數密切相關,后者是脈沖響應的拉普拉斯變換。它們是等價的,當實數部分

    測量和繪圖

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    測量頻率響應通常包括用輸入信號激勵系統,并測量產生的輸出信號,計算兩個信號的頻率譜(例如,使用離散信號的快速傅里葉變換),并比較光譜以隔離系統的影響。在線性系統中,輸入信號的頻率范圍應涵蓋感興趣的頻率范圍。使用不同的輸入信號的幾種方法可用于測量系統的頻率響應,包括。應用恒定振幅的正弦波在一定的頻率范圍內步進,比較輸出相對于輸入的振幅和相移。掃頻的速度必須足夠慢,以便系統在每個感興趣的點達到其穩定狀態應用一個脈沖信號,并對系統的響應進行傅里葉變換在很長一段時間內應用一個廣義靜止的白噪聲信號,并對系統的響應進行傅里葉變換。使用這種方法,如果需要相位信息,應該使用交叉譜密度(而不是功率譜密度)。頻率響應的特點是幅度,通常以分貝(dB)或因變量的通用振幅為單位,以及相位,以弧度或度為單位,針對頻率測量,以弧度/秒、赫茲(Hz)或采樣頻率的一部分。

    頻率響應

    有三種常見的繪制響應測量圖的方法。Bode圖在兩個矩形圖上畫出幅值和相位與頻率的關系,Nyquist圖以極坐標形式畫出幅值和相位與頻率的關系,Nichols圖以矩形形式畫出幅值和相位與頻率的關系。對于控制系統的設計,這三種類型的圖都可以用來從開環頻率響應推斷閉環穩定性和穩定裕度。在許多頻域應用中(如音頻系統),相位響應相對不重要,Bode圖的幅值響應可能是所有需要的。在數字系統中(如數字濾波器),頻率響應通常包含一個主瓣和多個周期性的旁瓣,這是由于數字過程(如采樣和開窗)造成的頻譜泄漏

    非線性頻率響應

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    如果被調查的系統是非線性的,線性頻域分析將不能揭示所有的非線性特性。為了克服這些限制,已經定義了廣義頻率響應函數和非線性輸出頻率響應函數來分析非線性動態效應。非線性頻率響應方法可能揭示出共振、互調和能量轉移等效應。

    頻率響應的應用

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    在電子學中,這種刺激將是一個輸入信號。在可聽范圍內,它通常是指與電子放大器、麥克風和揚聲器有關的。無線電頻譜頻率響應可以指同軸電纜雙絞線、視頻交換設備、無線通信設備和天線系統的測量。

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    詞條目錄
    1. 頻率響應
    2. 測量和繪圖
    3. 非線性頻率響應
    4. 頻率響應的應用

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