Faza (valuri)

General definitionEdit

În analogie cu un ceas, fiecare semnal este reprezentat de o mână (sau pointer) din același ceas, atât de cotitură la constanta, ci, eventual, viteze diferite. Diferența de fază este apoi unghiul dintre cele două mâini, măsurat în sensul acelor de ceasornic.,diferența de fază este deosebit de importantă atunci când două semnale sunt adăugate împreună printr-un proces fizic, cum ar fi două unde sonore periodice emise de două surse și înregistrate împreună de un microfon. Acesta este de obicei cazul sistemelor liniare, când principiul suprapunerii este valabil.

pentru argumentele t {\displaystyle t} când diferența de fază este zero, cele două semnale vor avea același semn și se vor consolida reciproc. Se spune că apar interferențe constructive., La argumentele t {\displaystyle t} când fazele sunt diferite, valoarea sumei depinde de forma de undă.

Pentru sinusoidsEdit

Pentru semnale sinusoidale, atunci când diferența de fază φ ( t ) {\displaystyle \varphi (t)} este de 180° ( π {\displaystyle \pi } radiani), se spune că fazele sunt opuse, și că semnalele sunt în antifază. Apoi semnalele au semne opuse și apar interferențe distructive.

Dacă frecvențele sunt diferite, diferența de fază φ ( t ) {\displaystyle \varphi (t)} crește liniar cu argumentul t {\displaystyle t} ., Schimbările periodice de la întărire și opoziție provoacă un fenomen numit bătaie.

Pentru a deplasat signalsEdit

În acest caz, schimbare de fază este pur și simplu argumentul schimbare τ {\displaystyle \uta } , exprimată ca o fracțiune din comună în perioada T {\displaystyle T} (în termeni de operație modulo) dintre cele două semnale și apoi scalate la o rotație completă:

φ = 2 π ] {\displaystyle \varphi =2\pi \stâng\!\!\ dreapta]} . prin urmare, atunci când două semnale periodice au aceeași frecvență, ele sunt întotdeauna în fază sau întotdeauna în afara fazei., Din punct de vedere fizic, această situație apare frecvent, din mai multe motive. De exemplu, cele două semnale pot fi o undă sonoră periodică înregistrată de două microfoane în locații separate. Sau, dimpotrivă, pot fi unde sonore periodice create de două difuzoare separate de același semnal electric și înregistrate de un singur microfon. Acestea pot fi un semnal radio care ajunge la antena de recepție În linie dreaptă și o copie a acesteia care a fost reflectată de o clădire mare din apropiere. un exemplu binecunoscut de diferență de fază este lungimea umbrelor văzute în diferite puncte ale Pământului., La o primă aproximare, dacă F ( t ) {\displaystyle F(t)} este lungimea văzut la momentul t {\displaystyle t} la un loc, și G {\displaystyle G} este lungimea văzut, în același timp, la o longitudine 30° vest de acest punct, atunci diferența de fază dintre cele două semnale va fi de 30° (presupunând că, în fiecare semnal, fiecare perioadă începe atunci când umbra este mai scurt).

Pentru sinusoide cu același frequencyEdit

Pentru semnale sinusoidale (și alte câteva forme de undă, cum ar fi pătrată sau triunghiulară simetrică), o schimbare de fază de 180° este echivalent cu o schimbare de fază de 0° cu negarea amplitudine., Când două semnale cu aceste forme de undă, aceeași perioadă și faze opuse sunt adăugate împreună, suma F + g {\displaystyle F+G} este fie identic zero, fie este un semnal sinusoidal cu aceeași perioadă și fază, a cărui amplitudine este diferența amplitudinilor originale.

C = A 2 + B 2 {\displaystyle C={\sqrt {A^{2}+B^{2}}}\quad \quad {}} și sin ⁡ ( φ ) = B / C {\displaystyle {}\quad \quad \sin(\varphi )=B/C} .,

Un exemplu din lumea reală a unei sonic diferență de fază apare în ciripit de un Nativ American flaut. Amplitudinea diferitelor componente armonice ale aceleiași note de lungă durată pe flaut intră în poziție dominantă în diferite puncte ale ciclului de fază. Diferența de fază dintre diferitele armonici poate fi observată pe o spectrogramă a sunetului unui flaut ciripitor.,

comparația Fazeloredit

Compararea fazelor este o comparație a fazei a două forme de undă, de obicei de aceeași frecvență nominală. În timp și frecvență, scopul unei comparații de fază este, în general, de a determina decalajul de frecvență (diferența dintre ciclurile de semnal) în raport cu o referință.o comparație de fază poate fi făcută prin conectarea a două semnale la un osciloscop cu două canale. Osciloscopul va afișa două semnale sinusoidale, așa cum se arată în graficul din dreapta., În imaginea adiacentă, semnalul sinusoidal superior este frecvența de testare, iar semnalul sinusoidal inferior reprezintă un semnal din referință.dacă cele două frecvențe ar fi exact aceleași, relația lor de fază nu s-ar schimba și ambele ar părea staționare pe afișajul osciloscopului. Deoarece cele două frecvențe nu sunt exact aceleași, referința pare să fie staționară și semnalul de testare se mișcă. Prin măsurarea vitezei de mișcare a semnalului de încercare se poate determina decalajul dintre frecvențe.