Ilustracja przesunięcia fazowego. Oś pozioma reprezentuje kąt (fazę), który wzrasta z czasem.
zmiana fazy przy użyciu modulatora IQ
definicjaedytuj
w analogii zegara każdy sygnał jest reprezentowany przez rękę (lub wskaźnik) tego samego zegara, oba obracają się ze stałą, ale prawdopodobnie różną prędkością. Różnica fazowa jest wtedy kątem między dwoma rękami, mierzonym zgodnie z ruchem wskazówek zegara.,
różnica faz jest szczególnie ważna, gdy dwa sygnały są dodawane razem w procesie fizycznym, takim jak dwie okresowe fale dźwiękowe emitowane przez dwa źródła i rejestrowane razem przez mikrofon. Zwykle dzieje się tak w układach liniowych, gdy obowiązuje zasada superpozycji.
dla argumentów t {\displaystyle T} gdy różnica faz wynosi zero, oba sygnały będą miały ten sam znak i będą się wzajemnie wzmacniały. Mówi się, że dochodzi do konstruktywnej ingerencji., Przy argumentach t {\displaystyle t} gdy fazy są różne, wartość sumy zależy od kształtu fali.
dla sinusoidówedytuj
dla sygnałów sinusoidalnych, gdy różnica faz φ ( t ) {\displaystyle \varphi (t)} wynosi 180° ( π {\displaystyle \pi } radianów), mówi się, że fazy są przeciwne, a sygnały są w antyfazie. Następnie sygnały mają przeciwne znaki i dochodzi do destrukcyjnej interferencji.
Jeśli częstotliwości są różne, różnica fazowa φ (t) {\displaystyle \varphi (t)} wzrasta liniowo z argumentem t {\displaystyle t}., Okresowe zmiany od wzmocnienia i opozycji powodują zjawisko zwane biciem.
dla przesuniętych sygnałówedit
w tym przypadku przesunięcie fazowe jest po prostu przesunięciem argumentu τ {\displaystyle \tau}, wyrażonym jako ułamek wspólnego okresu t {\displaystyle t} (pod względem operacji modulo) dwóch sygnałów , a następnie skalowane do pełnego obrotu:
φ = 2 π ] {\displaystyle \varphi =2\pi \left\!\!\ right]}.
dlatego, gdy dwa sygnały okresowe mają tę samą częstotliwość, są zawsze w fazie lub zawsze poza fazą., Fizycznie taka sytuacja występuje powszechnie, z wielu powodów. Na przykład dwa sygnały mogą być okresową falą dźwiękową rejestrowaną przez dwa mikrofony w oddzielnych miejscach. Lub odwrotnie, mogą to być okresowe fale dźwiękowe tworzone przez dwa oddzielne głośniki z tego samego sygnału elektrycznego i rejestrowane przez jeden mikrofon. Może to być sygnał radiowy, który dociera do anteny odbiorczej w linii prostej, a jego kopia została odbita od dużego budynku w pobliżu.
znanym przykładem różnicy faz jest długość cieni widzianych w różnych punktach Ziemi., W pierwszym przybliżeniu, jeśli F (t) {\displaystyle F (t)} jest długością widzianą w czasie t {\displaystyle T} w jednym miejscu, a G {\displaystyle G} jest długością widzianą w tym samym czasie na długości 30° na zachód od tego punktu, to różnica fazowa między dwoma sygnałami będzie wynosić 30° (zakładając, że w każdym sygnale każdy okres zaczyna się, gdy Cień jest najkrótszy).
dla sinusoidów o tej samej częstotliwości
dla sygnałów sinusoidalnych (i kilku innych przebiegów, np. kwadratowych lub symetrycznych trójkątnych) przesunięcie fazowe o 180° jest równoważne przesunięciu fazowemu o 0° z negacją amplitudy., Gdy dwa sygnały o tych kształtach, tym samym okresie i przeciwnych fazach są sumowane razem, suma F + G {\displaystyle F+G} jest albo identycznie zerowa, albo jest sygnałem sinusoidalnym o tym samym okresie i fazie, którego amplituda jest różnicą oryginalnych amplitud.
C = A 2 + B 2 {\displaystyle C={\sqrt {a^{2}+B^{2}}}\quad \quad {}} i sin ( φ ) = b/c {\displaystyle {}\quad \quad \sin(\varphi )=B / C} .,
sygnały w fazie
przedstawienie porównania faz.
Lewa: prawdziwa część fali płaszczyzny poruszająca się od góry do dołu. Po prawej: ta sama fala po części centralnej przeszła przesunięcie fazowe, na przykład przechodząc przez szkło o innej grubości niż pozostałe części.,
AE
prawdziwy przykład różnicy faz dźwiękowych występuje w warblu fletu rdzennych Amerykanów. Amplituda różnych składowych harmonicznych tej samej długo utrzymywanej nuty na flecie dominuje w różnych punktach cyklu fazowego. Różnica fazowa pomiędzy różnymi harmonicznymi może być obserwowana na spektrogramie dźwięków walczącego fletu.,
porównanie Fazoweedytuj
porównanie fazowe jest porównaniem fazy dwóch przebiegów, Zwykle o tej samej nominalnej częstotliwości. W czasie i częstotliwości celem porównania fazowego jest na ogół określenie przesunięcia częstotliwości (różnicy między cyklami sygnału) w odniesieniu do odniesienia.
porównanie fazowe można wykonać, podłączając dwa sygnały do dwukanałowego oscyloskopu. Oscyloskop wyświetli dwa sygnały sinusoidalne, jak pokazano na rysunku po prawej stronie., Na sąsiednim obrazie górny sygnał sinusoidalny jest częstotliwością testową, a dolny sygnał sinusoidalny reprezentuje sygnał z odniesienia.
gdyby te dwie częstotliwości były dokładnie takie same, ich zależność fazowa nie zmieniłaby się i obie wyglądałyby na nieruchome na wyświetlaczu oscyloskopu. Ponieważ dwie częstotliwości nie są dokładnie takie same, Referencja wydaje się być nieruchoma, a sygnał testowy porusza się. Poprzez pomiar szybkości ruchu sygnału testowego można określić przesunięcie między częstotliwościami.