Комплексный коэффициент передачи
Комплексный коэффициент передачи – это отношение комплексного сигнала на выходе к комплексному сигналу на входе при установившемся режиме работы устройства или системы (сигнал на входе действует бесконечно долго).
Формула для определения комплексного коэффициента передачи выглядит следующим образом:
$W(jw) = Y(jw) / X(jw)$
где, Y(jw) - комплексная амплитуда выходного сигнала; X(jw) - комплексная амплитуда входного сигнала.
Понятие комплексного коэффициента передачи, как правило, используется в акустике, оптике, электротехнике, электронике. Например, коэффициент усиления усилителей, ослабление электромагнитного излучения в поглощающих средах, коэффициент затухания сигнала в линиях электропередачи, усиление света в активных средах лазера.
Существуют следующие методы измерения коэффициента передачи:
- Использование измерителя комплексных коэффициентов передачи и импеданса (комплексное сопротивление между двумя узлами электрической цепи).
- Прямое измерение, заключающееся в измерении амплитуды сигнала на выходе и входе системы и последующее вычисление. Для этого применяются специальные электрические и оптические приборы.
- Измерение методом сравнения, которое осуществляется при помощи аттенюатора (прибор для фиксированного понижения интенсивности электрических и электромагнитных колебаний).
Амплитудно-частотная характеристика и фазо-частотная характеристика цепи
Амплитудно-частотная характеристика – это зависимость амплитуды колебаний (установившихся) выходного сигнала системы от частоты входного гармонического сигнала.
Понятие амплитудно-частотной широко используется в средствах связи, радиолокации и других радиотехнических приложениях. Данный показатель характеризует степень защищенности системы от помех. В многоканальных системах, таких как цифровые антенны, важная роль принадлежит межканальная идентичность амплитудно-частотной характеристики с коэффициентом корреляции, значение которого может достигать 0,999. Чем выше данный показатель (и чем шире полоса частот), тем лучше и проще можно минимизировать мультипликативные помехи, возникающие во время межканальной обработки сигналов.
Традиционный метод измерения амплитудно-частотной характеристики заключается в подаче на вход исследуемого объекта гармонического сигнала с изменяемой частотой и с известной или постоянной амплитудой. В этом случае измерению подвергаются отношение модулей амплитуды выходного и выходного сигналов (коэффициент передачи) для разных значений частоты.
Для того, чтобы сократить время, за которое формируется амплитудно-частотная характеристика, используются специальный генератор, способный перестраивать частоту собственного сигнала с не меняющейся во времени амплитудой (генератор качающейся частоты). Данные генераторы плавно изменяют частоту генерации от низких до высоких, после чего переключают частоту на низшую, данный процесс повторяется периодически. Недостатками данных методов являются:
- Они являются непригодными для устройств с функционирующей регулировкой усиления, задача которой заключается в выравнивании различий в значениях амплитудно-частотных характеристик.
- Они не позволяют произвести оценку интермодуляционных искажений, возникающих между сигналами разных частот.
- Они не позволяют когерентное накопление во времени напряжений сигнала для частотных компонентов.
Существуют измерители амплитудно-частотной характеристики, которые подают на вход рассматриваемой системы широкополосные сигнал или импульс с коротким фронтом, а также измерители с шумовым сигналом, имеющий постоянную спектральную плотность мощности. Отклик анализируется анализатором спектра или фурье-измерителем амплитудно-частотной характеристики, который автоматически выполняет фурье-преобразование.
Фазо-частотная характеристика представляет собой зависимость между частотой сдвига выходного напряжения (сигнала) и входным напряжением при усилении гармонических колебаний.
Если фазо-частотная характеристика не искажает форму усиливаемых колебаний, то она представляет собой линейную зависимость фазового сдвига от частоты:
$j(f) = –t3 • 2 • p • f$
где, j(f) - фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением; t3 - время задержки; f - частота, на которой осуществляется измерение фазового сдвига.
Для идеальной фазо-частотной характеристики сдвиг j прямо пропорционален частоте. Угол наклона такой фазо-частотной характеристики определяет время запаздывания сигнала на выходе. Если данный угол равен нулю, то это означает, что выходной сигнал появляется одновременно с входным. По графику фазо-частотной характеристики производится оценка фазовых искажений, вносящихся усилителем. Пример фазо-частотной характеристики изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Фазо-частотная характеристика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Фазовые искажения должны обязательно учитываться в устройствах, которые охвачены глубокой обратной связью, а также в усилителях высококачественного воспроизведения, стереофонических усилителях и т.п.
Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики представляют собой одни из самых важнейших характеристик систем и приборов, использующихся в радиотехнике, электротехнике и электронике.
