Спектрална диаграма на сигнал
Това е графично представяне на неговия спектър.
Ако някой сигнал се представи като сума от хармонични трептения с различни честоти, тогава те казват, че е извършено спектрално разлагане на този сигнал. Съвкупността от отделни хармонични компоненти на сигнала образуват неговия спектър.
Има амплитудни и фазови спектрални диаграми.
Амплитудна спектрална диаграма на сигнала е диаграма на честотното разпределение на амплитудите на хармоничните компоненти на сигнала. Хармоничните амплитуди могат да приемат само положителни стойности. Те съдържат важна информация за разпределението на енергията на сигнала върху различни честотни компоненти.
Фигура 3.2 - Амплитудна спектрална диаграма.
Фазовата спектрална диаграма на сигнала е диаграма на честотното разпределение на фазите на хармоничните компоненти на сигнала. Хармоничните фази могат да приемат както положителни, така и отрицателни стойности в диапазона [-π, π].
Фигура 3.3 - Фазова спектрална диаграма.
Спектралните диаграми могат да се наблюдават със спектрален анализатор.
Предимства: познаването на спектъра позволява неизкривено предаване на сигнала по комуникационния канал, за да се осигури разделяне на сигнала и намаляване на смущенията.
Недостатъци: формата на сигнала се определя в съвкупност както от амплитудните, така и от фазовите компоненти на спектъра.
Векторна диаграма на сигнала
Това е изображение на токове и напрежения в координатната равнина чрез вектори, свързани с хармонични трептения.
Векторите, представляващи хармонични трептения с различни честоти в координатната равнина, ще се въртят срещу часовника около началото с различни ъглови скорости. Техните модули се определят от амплитудите на трептенията, а ъглите на наклон в момента на референтната точка састойностите на началните фази. Проекциите на векторите по абсцисната ос ще бъдат косинусови колебания, по ординатната ос - синусоидални. Те ще покажат как моментните стойности на токовете и напреженията ще се променят във времето.
Фигура 3.4 - Векторна диаграма.
Предимства: яснота на интерпретацията на спектралното разлагане.
Недостатъци: Неудобство при представяне на поведението на напрежението или тока във времето.
СИГНАЛНИ СПЕКТРИ
Изгледи на спектри
Видът на спектъра зависи от естеството на сигнала.
Има дискретни (линейни) и непрекъснати (непрекъснати) спектри.
Спектърът ще бъдедискретен, ако сигналът може да се разглежда като крайна сума или серия (безкрайна сума) от хармонични трептения. Той е представен на спектралната диаграма чрез набор от отделни спектрални линии (линии, съответстващи на амплитудите и фазите на хармониците).
Периодичните и квазипериодичните (почти периодичните) сигнали имат дискретен спектър.
Сигналите се наричат периодични, чиито стойности се повтарят на определени равни интервали от време, наречени период. Характеристика на спектрите на периодичните сигнали е, че хармоничните честоти в тях са кратни на основната честота. Такива спектри се наричат хармонични.
Разнообразие от непериодични сигнали са квазипериодични. Това са сигнали, чиито стойности се повтарят приблизително през определени интервали от време, наречени почти период.
Пример:.
Фигура 4.1 - Квазипериодичен сигнал.
Особеност на спектрите на квазипериодичните сигнали е, че хармоничните честоти в тях не са в кратно отношение. Такива спектри не са хармонични.
Фигура 4.2 - Дискретен спектър.
Спектър щенепрекъснато, ако сигналът може да се разглежда като сума от безкрайно голям брой безкрайно малки по амплитуда хармонични трептения, чиито честоти са безкрайно близки една до друга. Спектралната плътност на амплитудите се нанася по ординатната ос на амплитудната спектрална диаграма, а спектралната плътност на фазите се нанася по фазовата диаграма.
Непериодичните сигнали (единични импулси, информационни сигнали), както и хаотичните трептения (шум) имат непрекъснат спектър.
Спектралната плътност на амплитудите е функция на честотата, която носи информация за амплитудата на елементарните хармоници. Той характеризира интензитета на непрекъснатото разпределение на хармоничните амплитуди на сигнала по честотната ос. Спектралната плътност на амплитудите на сигнала при всяка честотаωе равна на общата амплитуда на спектралните компоненти, попадащи в малката лентаΔωв близост до честотатаω, преизчислена до лента от 1 Hz:
.
Има размер V / Hz или A / Hz.
Фигура 4.3 - Амплитудна спектрална диаграма на OPI.
Спектралната плътност на фазите е функция на честотата, която носи информация за фазата на елементарните хармоници.
Фигура 4.4 - Фазова спектрална диаграма на OPI.
Правете разлика между ограничени и неограничени спектри.
Ограничене спектър, който има краен честотен интервал, в който са разположени всички спектрални линии на периодичен или квазипериодичен сигнал, или върху който спектралната плътност на непериодичен сигнал е различна от нула. Ако този интервал е безкраен, тогава спектърът енеограничен