[KNOW] 1. 频率、相位和振幅

必备知识介绍

(Frequency):Hz

想象一下你在跳舞,你的舞步💃有快有慢。如果你每秒跳5次舞步,我们就说这个舞步的频率是5次每秒(5 Hz)。如果每秒只跳1次,那就是1 Hz,所以频率是节奏的快慢决定波形的变化速度和周期

那么,我们如果把舞步💃换成信号:有个信号在一秒钟之内走100个周期,我们就说这个信号的频率是100次每秒(100Hz)。那么我们就可以计算出这个信号每个周期持续的时间是 这意味着每个周期的持续时间是0.01秒。

举个例子

两个正弦波信号(V1和V2)不同的频率

在图中V1 的频率为 70Hz,意味着它每秒完成 70 个周期;

V2 的频率为 100Hz,意味着它每秒完成 100 个周期。

从示波器显示的波形可以看到,红色的 V1 波形(70Hz)比绿色的 V2 波形(100Hz)变化得更慢。这是因为 V1 的频率较低,因此它的波形周期较长,最高点和最低点的间隔也更大。而 V2 的频率更高,因此它在同样的时间内完成更多个周期,波形看起来“更紧凑”。

振幅(Amplitude):波形的最大高度,即信号的强度或大小。

当我们在用麦克风唱歌🎤。如果唱得很大声,麦克风的振幅就很高;如果你轻声唱,振幅就会很低。我们可以说高的振幅意味着声音大,低的振幅则意味着声音小。因此振幅影响信号的强弱和能量传输影响了信息的传递效果和能量分布。

那么,如果我们把唱歌🎤换成信号:信号的振幅变化同样会影响它的强度。当我们给某个电路发送一个信号时,如果振幅(Amplitude)高,它能量(energy)就大,对应的功率(power)也会高;如果振幅低,它的能量就小,功率也会降低。在电子电路中,这样的振幅变化非常重要。例如,在音频放大器中,高振幅的信号可以让扬声器产生更响亮的声音;在无线通信中,信号振幅的大小会影响信号的覆盖范围。通过控制振幅,我们可以决定信号的强度,这样可以保证它在传输过程中能被更好地检测或过滤。

举个例子

两个正弦波信号(V1和V2)不同的振幅

在这个例子中,V1 的振幅为 3V,而 V2 的振幅为 5V。

红色波形对应 V1(3V 振幅),绿色波形对应 V2(5V 振幅)。

可以看到,V2 的波形在示波器中比 V1 的波形高得多,这是因为它的振幅更大。这意味着它在每个周期内的最高点和最低点比 V1 更远离0V。

相位(Phase):波形的起始位置,即波形的“时间”位置,单位是角度(度或弧度)。

你和朋友一起跳舞💃,如果你们的舞步同步,说明你们的相位是一样的;但如果你提前或滞后一步,就说明你们的相位不同。因此相位影响信号的时间协调性和传输清晰度

同样地,如果我们把跳舞💃换成信号:信号的相位代表了它在时间上的”步伐”。当两个信号的相位相同,它们会同步,像朋友之间完美配合的舞步;而当相位不同,一个信号会领先或滞后,就像舞步不协调一样。在电路和通信系统中,相位的同步与否直接影响信号的叠加效果。例如,在无线通信中,如果两个信号的相位不同步,就可能会产生干扰,使信号变得不清晰;而在相位同步的情况下,信号可以相互加强,从而提高接收的稳定性和清晰度。相位表示波形在一个周期内的某个特定时刻的状态。

举个例子

两个正弦波信号(V1和V2)不同的相位

图中,红色波形V1的相位为90°,绿色波形V2的相位为45°。

可以看到,V1在每个周期开始时的状态相对于0点(正弦波的起始点)提前了90°,V2则相对0点提前了45°。

你觉得这篇文章有帮到你吗?

可以请你回答我4个小问题吗?

这份问卷调查会帮助我们走的更远

《 “[KNOW] 1. 频率、相位和振幅” 》 有 2 条评论

  1. YU WENLU 的头像
    YU WENLU
    1. nicoyu 的头像

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据