lect3_otc
.pdfОпределим операторное сопротивление: |
|
Z (p) = |
|
|
|
R1 pL1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
R1 + pL1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Определим передаточную функцию корректора: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
(R + pL ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 L1 |
|
|
|
|
|
|
+ p |
|
||||||||||||||||||||
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
Hк (p) = |
|
0 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||
|
R + Z |
(p ) |
|
R0 + |
R1 pL1 |
R R + pL R + R pL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 + pL1 |
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
L1 (R0 |
+ R1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
R R |
+ p |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(R0 + R1 ) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p + α1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L1 |
|
||||||||||||||||
|
|
H |
|
|
(p) = K |
, где K = |
|
|
R0 |
|
|
|
, a = |
R1 |
|
, |
a |
|
= |
|
|
|
|
|
R1R0 |
. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
p |
+ a2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 + R1 |
|
|
|
1 |
|
|
L1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
L1 |
(R0 + R1 ) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Hк2 (w) = H к (w)H *к (w) = K 2 |
|
jw + a1 |
× |
|
- jw + a1 |
= K 2 |
w2 + a12 |
. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jw + a2 |
|
- jw + a2 |
|
|
|
|
|
|
w2 + a22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
Определим ослабление корректора: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
A |
(w) = 20 lg |
|
|
|
|
|
|
|
= 20 lg |
|
|
|
|
|
w + a2 |
|
|
= 10 lg |
|
× |
w + a2 |
|
. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
H |
|
(w) |
|
K w2 |
+ a2 |
|
K 2 |
w2 + a2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||||
Определим минимальное значение ослабления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
a2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 + R1 |
|
|
|
|
|
R1R0 |
|
|
|
L1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
A |
= A (0) = 10 lg |
|
|
× a2 |
= 20 lg |
|
× |
|
= 20 lg |
× |
|
|
|
|
|
× |
= 20 lg1 = 0 . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
K 2 |
|
|
|
a |
|
|
|
|
L |
(R + R ) |
R |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
к min |
к |
|
|
|
a2 |
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Определим максимальное значение корректора: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 + R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
Aк max |
|
= lim10 lg |
|
× |
w |
+ a2 |
|
= 10 lg |
|
= 20 lg |
= |
20 lg 1 |
+ |
. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ω→∞ |
|
|
K w + a1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амплитудные корректоры второго порядка
Aк |
|
|
0 |
ω1 |
ω |
|
Aк (w) = 20 lg |
|
|
1 |
= 20 lg |
1+ |
Z |
|
|
Поскольку |
|
|
|
1 |
|
, |
|||
H |
к |
(w) |
R |
||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
Aк |
|
|
|
|
0 |
ω2 |
ω |
|
то |
форма |
частотной |
зависимости |
полного |
сопротивления Z1 совпадает с формой частотной зависимости ослаблением корректора:
Z1 |
|
|
0 |
ω1 |
ω |
Z1 |
|
|
0 |
ω2 |
ω |
Представим графики частотной зависимости реактивного сопротивления:
X1 |
|
|
X1 |
|
|
0 |
ω1 |
ω |
0 |
ω2 |
ω |
|
класс (∞, ∞) |
|
|
класс (0, 0) |
|
Второй тип корректора для первого графика
L1 C1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
R0 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
C2 |
|
|
|
|
L2 |
|
|||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Третий тип корректора для первого графика
L2 C2
|
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|
R0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
L2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 лекция
Корректирование фазочастотных искажений Рассмотрим цепь, имеющую рабочую фазу и характеристику группового времени
прохождения (ГВП) в виде:
|
|
|
tгр (ω) = dBp (ω) |
|
|
|
|
|
|
|
|
dω |
|
|
|
Bp(ω) |
|
|
tгр(ω) |
|
|
||
0 |
ω1 |
ω2 |
ω |
0 |
ω1 |
ω2 |
ω |
При этом фаза первой гармоники почти не изменяется, а фаза второй гармоники существенно увеличивается. В результате форма сигнала на входе цепи будет отличаться от формы сигнала на выходе.
Искажения формы сигнала при прохождении его по цепи, обусловленные нелинейностью фазо-частотной характеристики цепи или непостоянством группового времени прохождения, называются фазо-частотными искажениями.
Условием отсутствия фазо-частотных искажений в цепи следует считать линейность рабочей
фазы и ФЧХ цепи, либо неизменной ГВП, то есть
Bp (ω) = −ϕ(ω) = ωt0 , tгр (ω)= dBp ω(ω) = t0 . d
Вреальных цепях таких условий достичь невозможно, но можно к ним приблизиться!!!
Сэтой целью применяют фазовые корректоры – четырёхполюсники, включаемые каскадно с цепью и дополняющие фазовую характеристику цепи до линейной. При этом фазовый корректор
не должен вносить амплитудно-частотные искажения.
R1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фазовый |
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
E |
|
Цепь U2 |
|
|
|
корректор |
|
|
U’2 |
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zвх=R2
Определим комплексную передаточную функцию общей цепи:
H 0 |
(ω) = |
2U ′2 |
|
|
R1 |
. |
E |
|
|||||
|
|
|
|
R2 |
Умножим и разделим это выражение на U 2 , тогда: |
|
|
|
|
|||
H 0 (w) = 2U 2 |
R1 ×U ¢2 = H ц (w)H к (w). |
|
|||||
|
E |
R2 |
U 2 |
|
|
|
|
Определим ФЧХ общей цепи: |
|
|
|
|
|
|
|
H0 (w)ejarg(H0 (jω)) = Hц (w)ejarg(Hц (jω))Hк (w)e jarg(Hк (jω)) , отсюда следует: |
|||||||
|
j0 (w) = jц (w)+ jк (w). |
|
|
||||
Вывод: ФЧХ общей цепи вычисляется как сумма ФЧХ цепи и корректора. |
|
||||||
За пределами рабочего диапазона частот ФЧХ или ГВП могут иметь любую форму. |
|||||||
B(ω) |
|
|
|
tгр(ω) |
|
|
|
B0 |
|
|
|
|
t0=tгр ц+tгр к |
|
|
0 wн |
wв |
w |
0 |
wн |
wв |
w |
|
|
Фазовые корректоры |
|
|
||||
Фазовые корректоры должны иметь постоянное входное сопротивление и постоянное |
|||||||
ослабление, которые не зависят от частоты. Таким условиям удовлетворяют симметричные |
|||||||
мостовые четырёхполюсники, у которых сопротивления Z1 |
и Z 2 |
дуальные. |
|
||||
Z1 Z 2 |
= R02 , причём Z1 = ± jX1 , |
Z 2 = jX 2 . |
|
Такие четырёхполюсники имеют одинаковые собственные сопротивления:
|
|
Z c1 = Z c2 = Z c = |
Z1 Z 2 |
= R0 . |
|
||||||||
R0 |
Z |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z2 |
|
|
Z2 |
R0 |
||||
|
|
|
|
|
U1 |
|
|
|
U2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Eг |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z1
Zвх1=R0 Zвх2=R0
Покажем, что входное сопротивление фазового корректора равно номинальному! Представим фазовый корректор в следующем виде:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
Z12 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Z1 |
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z10 |
|
|
|
Z20 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
U |
1 |
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
Z1 |
|
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
|
Z1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Z вх = Z12 + (Z10 + Z 2 )(Z 20 + Z1 ) , где |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z1 + Z 2 + Z10 + Z 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Z12 |
= |
|
|
Z1 Z |
2 |
|
|
, Z10 |
= |
|
Z1R0 |
, |
Z 20 |
= |
|
|
|
Z 2 R0 |
|
. |
||||||||
|
Z1 |
+ Z 2 |
+ R0 |
|
Z1 |
+ Z 2 + R0 |
Z1 |
+ Z 2 |
+ R0 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После подстановки и алгебраических преобразований, получим:
Z вх |
= |
Z1R0 + Z 2 R0 + 2Z1 Z 2 |
, так как Z1 Z 2 = R02 , то Z вх = R0 . |
|
|||
|
|
Z 2 + 2R0 + Z1 |
Определим комплексный коэффициент передачи по напряжению: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H к (w) = |
|
U |
2 |
, где U 2 |
= I1 Z 2 - I 2 Z1 для контура I. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
U 1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
По формулам делителя тока определим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
I 1 |
= I |
|
|
|
|
|
Z1 + Z 20 |
|
|
|
, |
I 2 |
= I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 2 |
+ Z10 |
|
. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Z1 + Z 2 |
+ Z10 |
+ Z 20 |
|
Z1 + Z 2 + Z10 + Z 20 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Выражение для комплексного коэффициента передачи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Z 20 + Z1 )Z |
2 |
|
|
- |
|
|
|
|
(Z10 |
|
+ Z 2 )Z1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
U |
|
Z1 + Z 2 |
+ Z10 + Z 20 |
|
Z1 + Z 2 |
+ Z10 + Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
H |
|
(w) = |
|
2 |
= |
|
|
|
|
|
20 |
, так как Z |
|
= R , то |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
к |
|
|
|
|
вх |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
U 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I Z вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
H |
|
|
(w) = |
|
|
|
Z 2 − Z1 |
|
|
, так как Z |
1 |
Z |
2 |
= R2 , то H |
|
(w) = |
|
R0 − Z1 |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 2 + 2R0 + Z1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 + Z1 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Пусть Z1 = jX1 , тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− jarctg |
X1 |
|
|
|
|
|
|
|
X1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к (w) = |
|
R - jX |
1 |
|
|
|
|
R0 |
|
+ X1 e |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
− j2arctg R |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1×e |
0 . |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 + jX1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 + X1 e |
jarctg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Таким образом: Hк (w) =1 – |
АЧХ, |
jк (w) = -2arctg |
X1 |
|
|
|
– |
|
ФЧХ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как B (w) = -j(w), то рабочая фаза определяется как: B |
|
(w) = 2arctg |
X1 |
. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определим групповое время прохождения (ГВП): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dBp (w) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(w) = |
|
= |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
× |
|
dX |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гр |
|
|
|
|
|
|
|
dw |
|
|
|
|
1 |
+ |
|
|
X |
1 |
|
|
|
dw |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: рабочая фаза и ГВП определяются только видом двухполюсника с реактивным сопротивлением X1 .
Фазовый корректор I порядка. Линия задержки
L
C
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фазовый корректор I порядка |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= jwL , Z 2 |
= |
1 |
|
|||||||||
Двухполюсником Z1 является индуктивность, а Z 2 |
– ёмкость: Z1 |
. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jwC |
|||
Определим операторную передаточную функцию: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 - Z1 |
|
|
R0 - jwL |
|
|
|
|
ωL |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
H к (w) = |
|
= |
= 1×e− j2arctg R0 . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R + Z |
1 |
|
|
R + jwL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Отсюда определим ФЧХ: jк (w) = -2arctg ωL . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определим рабочую фазу корректора и ГВП: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
ωL |
, tгр (w)= |
dBк (w) |
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
2LR0 |
||||||||||||||||||||||
Bк (w) = 2arctg R0 |
|
|
|
= 2 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
. |
||||||||||||||||||||||
|
|
dw |
|
|
|
2 |
|
L2 |
|
R02 + w2 L2 |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
1 |
+ w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
|
|
|
|
Bк(ω) |
2 L |
tгр(ω) |
|
|
p |
|
|
|
|
|
R 0 |
|
|
|
0 |
w |
0 |
w |
Линия задержки |
осуществляет |
задержку колебания |
на постоянную |
величину t з , не изменяя |
энергии этого колебания. Для идеальной линии задержки выполняются условия: |
||||
|
|
H (w) =1 , j(w) = -wtз . |
|
|
Передаточную функцию линии можно представить как: |
|
|||
|
|
H (w) = 1×e− jωtз . |
|
Данная функция не удовлетворяет условиям физической реализуемости, так как j(w) не является
тангенс-функцией.
Определим общий вид передаточной функции линии задержки:
H (w) = |
|
V |
* (w) |
, либо H ( p) = |
V (- p ) |
где V ( p) – полином Гурвица. |
|
|
|
||||||
|
V (w) |
V ( p ) |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Решая задачу синтеза линии задержки необходимо найти такой полином Гурвица, у которого в заданном частотном интервале функция jг (w) = argV (w) аппроксимировала бы линейную
зависимость x(w) = wt , или функция j¢г (w) аппроксимировала бы постоянную x¢(w) = t .
15 лекция
Дискретные сигналы. Модель дискретного сигнала.
Сигналы
Непрерывные во времени |
Дискретные во времени |
и аналоговые по уровню |
и аналоговые по уровню |
(аналоговые сигналы) |
(дискретные сигналы) |
Непрерывные во времени |
Дискретные во времени |
и квантованные по уровню |
и квантованные по уровню |
(квантованные сигналы) |
(цифровые сигналы) |
Сигналы как процессы, передающие информацию о состоянии физических систем, описываются математическими моделями в виде функций времени.
Непрерывные (аналоговые) сигналы определены на непрерывном временном множестве и характеризуются непрерывном множеством принимаемых значений.
Дискретные сигналы определены на дискретном временном множестве.
Цифровые сигналы определены на дискретном временном множестве и характеризуются дискретным множеством принимаемых значений.
|
s(t) |
|
sд(k) |
|
аналоговый сигнал |
|
дискретный сигнал |
0 |
t |
0 |
k |
|
|
||
|
sкв(t) |
|
sц(k) |
|
квантованный сигнал |
|
цифровой сигнал |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Математическая модель аналогового сигнала: |
|
S (t ) – непрерывная функция. |
||||||||||||||||||||
Математическая модель дискретного сигнала: |
S (kDt ) Û Sд (k ) – последовательность отсчётных |
значений.
Отсчёты дискретного сигнала производятся через постоянный промежуток времени:
Dt = t |
|
- t |
n−1 |
– интервал дискретизации, w = |
2π |
– частота дискретизации. |
n |
|
|||||
|
|
д |
Dt |
|||
|
|
|
|
|
||
Для удобства анализа дискретных систем используют модель дискретного сигнала в виде: |
||||||
∞ |
|
(Dt × n)d(t - n × Dt ) – модулированная импульсная последовательность (МИП). |
||||
SИМ (t ) = Dt ∑ S |
n=−∞
∞
МИП можно представить также в виде: SИМ (t ) = S (t ) ∑ Dd(t - n × Dt ) = S (t ) D (t ) .
n=−∞
С физической точки зрения МИП описывает сигнал на выходе устройства, в котором реализуется операция умножение входного аналогового сигнала S (t ) на импульсный сигнал D (t ) :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D(t) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s(t) |
|
|
sИМ(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
0 |
|
|
|
t 2Δ |
t |
n t |
t |
|||||
|
|
|
Импульсный сигнал (дискретизирующая последовательность) D (t ) – периодическая функция с периодом T = t и может быть представлена рядом Фурье:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
∞ |
jm |
2π |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
D (t ) = ∑ Cmejmωдt = ∑ Cme |
t , |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m=−∞ |
m=−∞ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
t 2 |
2π |
|
t 2 |
∞ |
|
2π |
|
t 2 |
2π |
|||||
где Cm |
= |
1 |
∫ |
D (t )e− jm |
|
t dt = |
1 |
∫ |
Dt ∑ d |
(t - nD)e− jm |
|
t dt = |
∫ d(t )e− jm |
|
t = 1 . |
||
|
t |
t |
|||||||||||||||
D |
Dt |
||||||||||||||||
|
|
− t |
2 |
|
|
− t 2 |
n=−∞ |
|
|
− t 2 |
|
|
Окончательно получаем:
∞
D (t ) = ∑ ejm
m=−∞
∞
∑
m=−∞
2π |
|
∞ |
|
|
t |
, с другой стороны D (t ) = Dt ∑ d(t - n × Dt ) , таким образом: |
|
t |
|||
|
|
2π |
n=−∞ |
|
|
∞ |
|
ejm |
|
t = Dt ∑ d(t - n × Dt ) – I суммирование Пуассона. |
|
t |
n=−∞
Спектр модулированной импульсной последовательности
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
∞ |
|
|
|
|
Определим спектр импульсной функции D (t ) |
по формуле: D (w) = |
∫ D (t )e− jωt dt . |
|||||||||||||||||||
2p |
|||||||||||||||||||||
|
|
∞ |
|
|
2π |
|
|
|
∞ |
|
|
2π |
|
−∞ |
|
|
|
||||
|
|
∞ |
|
∞ |
|
|
|
|
∞ |
|
|
2p |
|||||||||
D (w) = |
1 |
|
jm |
|
t |
|
1 |
|
− j |
ω−m |
|
t |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
∑ e |
|
t e− jωt dt = |
∑ |
|
|
e |
|
t dt |
= ∑ d |
w - m |
|
. |
|||||||
2p −∞∫ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
m=−∞ |
|
|
|
m=−∞ 2p −∞∫ |
|
|
|
|
m=−∞ |
|
Dt |
|
|
|
|
1 |
|
¥ |
|
¥ |
|
|
|
|
|
¥ |
|
|
|
|
|
|
||||
С другой стороны D (w) |
= |
|
|
Dt ∑ d(t - n × Dt )e- jwt dt = |
Dt |
∑ e- jwn×Dt . |
|
|
|
|
||||||||||||||
2p -∫¥ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
n=-¥ |
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Dt |
¥ |
- jwn×Dt |
|
|
¥ |
|
|
2p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Таким образом: |
|
∑ e |
|
|
|
= |
|
∑ d w - m |
|
. – |
|
II суммирование Пуассона. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
m=-¥ |
|
Dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
¥ |
|
|
¥ |
|
|
|
|
|
|
Определим спектр МИП по формуле: SИМ (w) = |
|
∫ S (t )D (t )e- jwt dt = ∫ S (W)D (w - W)dW . |
||||||||||||||||||||||
2p |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-¥ |
|
|
-¥ |
|
|
|
|
||||
После подстановки, получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
¥ |
|
¥ |
|
|
|
2p |
|
¥ |
¥ |
|
2p |
¥ |
|
2p |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
SИМ (w) = ∫ S (W) ∑ d w - m |
|
|
- W dW = ∑ ∫ S (W)d w - W - m |
|
dW = ∑ S w - m |
|
. |
|||||||||||||||||
Dt |
|
|
||||||||||||||||||||||
-¥ |
|
m=-¥ |
|
|
|
|
m=-¥ -¥ |
|
Dt |
m=-¥ |
|
Dt |
Вывод: Спектр дискретного сигнала, описываемого моделью МИП, представляет собой сумму бесконечно большого числа сдвинутых по оси частот копий спектра исходного аналогового сигнала.
Пусть выполняется условие: w |
< w |
|
= wд = |
p |
– частота Найквиста. |
||||
|
m |
|
N |
2 |
Dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
S(ω) |
|
|
SИМ(ω) |
|
|
|
|
|
0 |
ωN ω |
0 |
ωN ω |
д |
3ωN 2ω |
д |
ω |
||
−ωm |
ωm |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерения, проведенные на любом из периодов SИМ (w), позволяют восстановить спектр S (w).
Если wm > wN , то восстановить спектр аналогового сигнала невозможно. В этом случае в спектре
дискретного сигнала происходит наложение копий спектра аналогового сигнала. Теорема дискретизации
Определение: Произвольный сигнал со спектром, лежащим в интервале частот -wm £ w £ wm
может быть полностью восстановлен, если известны его отсчётные значения, взятые через равные
промежутки времени Dt = |
π |
. |
|
|
|
|
|
|
||||
w |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для доказательства теоремы определим спектр дискретного сигнала, применив |
||||||||||||
преобразование Фурье к обеим частям равенства. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
¥ |
Dt |
¥ |
¥ |
|
|
||
SИМ (w) = |
|
Sim (t )e- jwt dt = |
|
∑ S (n ×Dt )d(t - n ×Dt )e- jwt dt = |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2p |
-∫¥ |
2p -∫¥ n=-¥ |
||||||
¥ |
|
|
|
¥ |
|
|
|
¥ |
||||
= |
Dt |
∑ S |
(n ×Dt )∫ d(t - n ×Dt )e- jwt dt = |
Dt |
∑ S (n × Dt )e- jwn×Dt |
|||||||
|
|
|||||||||||
|
2p n=-¥ |
|
|
-¥ |
|
|
|
|
2p n=-¥ |
С другой стороны спектр МИП определяется как:
|
|
|
|
|
|
SИМ (w) |
|
|
¥ |
|
|
2p |
||
|
|
|
|
|
|
= ∑ S |
w - m |
|
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m=-¥ |
|
|
Dt |
||
Поэтому получаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¥ |
|
2p |
|
Dt |
¥ |
|
|
|
- jwn×Dt |
|
|
|
||
∑ S w - m |
|
|
= |
|
∑ S (n × Dt )e |
|
|
– общее суммирование Пуассона. |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||
m=-¥ |
|
Dt |
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Если спектр сигнала лежит в интервале частот -wm £ w £ wm , то |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
S (w) = |
Dt |
¥ |
(n × Dt )e- jwn×Dt . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
∑ S |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
Таким образом, ограниченный по частоте спектр аналогового сигнала может быть определён по совокупности дискретных отсчётов.
Проинтегрируем обе части последнего равенства по частоте в интервале −ωm ≤ ω ≤ ωm ,
предварительно умножив их на ejwt .
|
|
wm |
S (w)e jwt dw = |
Dt |
||
|
|
∫ |
||||
|
|
2p |
||||
|
|
-wm |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
Dt |
¥ |
|
wm |
||
S (t ) = |
∑ S (n × Dt ) |
∫ e jw(t -n×Dt )dw = |
||||
|
||||||
|
2p n=-¥ |
|
-wm |
wm |
¥ |
|
|
|
∫ |
∑ S (n × Dt )e- jwn×Dt e jwt dw , |
|||
-wm n=-¥ |
|
|
||
Dt |
¥ |
1 |
(e jwm (t -n×Dt ) - e- jwm (t -n×Dt ) ), |
|
∑ S (n × Dt ) |
||||
|
j(t - n × Dt ) |
|||
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
Dt |
|
¥ |
|
|
|
|
|
|
sin wm (t - n ×Dt ) |
|
π |
|
|
S (t ) = |
|
∑ S (n |
× Dt ) |
|
, поскольку Dt = |
|
, то |
||||||||
|
p |
t - n × Dt |
w |
|||||||||||||
|
|
|
|
n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
np |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
sin wm |
t - |
|
|
|
|
|
|
|
||||
¥ |
np |
w |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
S (t ) = ∑ S |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
– математическая запись теоремы дискретизации. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
n=-¥ |
wm |
w |
t - |
np |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
m |
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дискретное во времени преобразование Фурье (ДВПФ) В качестве модели дискретного сигнала используем МИП:
¥
SИМ (t ) = Dt ∑ S (n × Dt )d(t - n × Dt ).
n=-¥
Спектр МИП обозначим как:
S (w) = Dt ∑¥ S (n × Dt )e- jwn×Dt – ДВПФ.
2p n=-¥
Свойства ДВПФ
1. Линейность |
|
|
|
|
|
0 (w) = a1 |
|
1 (w)+ a2 |
|
|
2 (w). |
|
|
|
||||||||||||||
Если S0 (n × Dt ) = a1S1 (n × Dt )+ a2 S2 (n ×Dt ), то |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
S |
S |
S |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
2. Периодичность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
||||||||
Функция |
|
(w) периодическая в частотной области с периодом W = |
. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
S |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
Доказательство: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mp |
|
|
|
Dt |
¥ |
|
|
|
2mp |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- j w+ |
|
|
|
n×Dt |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
S (w + mW) = S |
w + |
|
|
= |
|
|
|
∑ S (n × Dt )e |
|
Dt |
= |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
= |
Dt |
∑ S (n × Dt )e- jwn×Dt e- j2pmn = |
Dt |
∑ S (n × Dt )e- jwn×Dt = |
|
(w) |
||||||||||||||||||||
|
|
S |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Получим обратное дискретное во времени преобразование Фурье (ОДВПФ):
S (w) = Dt ∑¥ S (n × Dt )e- jwn×Dt представляет собой ряд Фурье с коэффициентами
2p n=-¥
Причём эти коэффициенты вычисляются по формуле:
Cn |
= |
t |
S (n × Dt ). |
|
|||
|
2p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2p |
|
|||||||
|
|
Dt |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
||||||||||||
Cn |
= |
S (n × Dt ) = |
∫ |
S |
(w)ejwn×Dt dw , так как W = |
, то S (n × Dt ) = ∫ |
S |
(w)ejwn×Dt dw – ОДВПФ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
W |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2p |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||||||||||||
3. Свёртка ДВПФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 (w). |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Пусть S0 (n × Dt ) = S1 (n × Dt )S2 (n ×Dt ), необходимо определить |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
S |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2p |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
|
¥ |
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
|
¥ |
|
|
|
|
|
Dt |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
S |
0 (w) = |
∑ S1 (n × Dt )S2 |
(n × Dt )e- jwn×Dt = |
|
∑ S1 (n × Dt ) |
∫ |
S |
2 |
(w¢)ejw¢n×Dt dw¢ ×e- jwn×Dt = |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Dt |
¥ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Dt |
|
|
|
|
|
|
¥ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
= ∫ |
Dt |
∑ S1 |
(n ×Dt ) |
|
2 (w¢)ej(w¢-w)n×Dt dw¢ = ∫ |
|
2 |
(w¢)dw¢× |
Dt |
|
∑ S1 |
(n ×Dt )ej(w¢-w)n×Dt |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
S |
S |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
2p n=-¥ |
|
|
|
|
|
Отсюда получаем:
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
0 (w) = ∫ |
|
2 |
(w¢) |
|
|
1 (w¢ - w) dw¢ или |
|
0 (w) = |
|
1 (w) Ä |
|
2 |
(w) – круговая свёртка. |
||||||||||||||
|
S |
S |
S |
S |
S |
S |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
S (n × Dt ) S |
|
(n × Dt ) Û |
|
1 (w) Ä |
|
2 (w) , обратно S (n × Dt ) Ä S |
|
(n × Dt ) Û |
|
|
1 (w) |
|
2 (w) . |
||||||||||||||||
|
S |
S |
|
|
S |
S |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
Dt |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|