Амплитудно-частотная характеристика
Амплиту́дно-часто́тная характери́стика (АЧХ) — зависимость амплитуды выходного сигнала некоторой системы от частоты её входного гармонического сигнала[1][2]. Иногда эту характеристику называют «частотным откликом системы».
АЧХ в математической теории линейных стационарных систем описывает зависимость модуля комплексной передаточной функции линейной системы от частоты. Значение АЧХ на некоторой частоте указывает, во сколько раз амплитуда сигнала этой частоты на выходе системы отличается от амплитуды выходного сигнала на другой частоте. Обычно используют нормированные к максимуму значения АЧХ.
На графике АЧХ в декартовых координатах по оси абсцисс откладывается частота, а по оси ординат — отношение амплитуд выходного и входного сигналов системы.
Обычно для оси частоты используется логарифмический масштаб, так как отображаемый диапазон частот может изменяться в достаточно широких пределах (от единиц до миллионов герц или рад/с). В случае, когда логарифмический масштаб используется и на оси ординат, АЧХ принято называть логарифмической амплитудно-частотной характеристикой.
ЛАЧХ широкое применяется в теории автоматического управления в связи с простотой построения и наглядностью при исследовании поведения систем автоматического регулирования.
АЧХ в радиолокации, связи и других радиотехнических приложениях
[править | править код] | Этот раздел не завершён. |
АЧХ приемных каналов средств радиолокации, связи и других радиотехнических систем характеризуют их помехозащищенность. Необходимо учесть, что при цифровой обработке сигналов АЧХ становится периодически повторяющейся, поэтому паразитные полосы приёма (так называемые боковые лепестки АЧХ [3]) в цифровых средствах должны подавляться на этапе аналоговой обработки сигналов.
В многоканальных системах, например, в цифровых антенных решетках, важную роль имеет также межканальная идентичность АЧХ с коэффициентами межканальной корреляции до 0,999 и выше в области главной полосы пропускания. Чем выше этот показатель и чем шире полоса частот, в которой он соответствует требованиям, тем лучше удается минимизировать мультипликативные помехи, возникающие при межканальной обработке сигналов. Для повышения этой идентичности могут применяться специальные алгоритмы межканальной коррекции АЧХ приемных каналов.
Поскольку коэффициенты коррекции в общем случае зависят от уровня тестирующих сигналов, для многоканальных систем представляет интерес анализ зависимости АЧХ от уровня входного воздействия в пределах всего линейного динамического диапазона устройства. Соответствующий вариант АЧХ будет иметь трехмерную зависимость. Она должна формироваться после проведения коррекции АЧХ анализируемых устройств [4].
Методы измерения АЧХ
[править | править код] | Этот раздел не завершён. |
Классическим методом измерения АЧХ является подача на вход исследуемого объекта гармонического сигнала с изменяемой частотой с постоянной или известной для каждой частоты сигнала амплитудой. В этих опытах измеряется отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного сигнала для разных частот, это отношение характеризует модуль коэффициента передачи исследуемой системы.
Изменение частоты при измерении АЧХ производительнее производить с помощью генератора качающейся частоты — измерительного генератора, плавно перестраивающего частоту своего сигнала неизменной амплитуды во времени. Обычно эти генераторы изменяют плавно свою частоту генерации от малых частот до высоких, затем быстро переключают частоту на низшую, периодически повторяя процесс. Такие генераторы называют генераторами качающейся частоты (ГКЧ) или «свип-генераторами» (от англ. sweep — мести метлой).
Существуют измерители АЧХ, основанные на иных принципах, например, измерители, генерирующие на вход исследуемой системы широкополосный сигнал, широкополосный импульсный с короткими фронтами или измерители с шумовым сигналом, имеющим в полосе частот, существенном для измерения, постоянную спектральную плотность мощности. Отклик системы анализируется с помощью анализатора спектра.
Иной принципиальный подход к измерению АЧХ — фурье-измерители АЧХ. Принцип их действия основан на подаче на вход исследуемой системы короткого импульса, фурье-преобразование отклика системы из временно́й в частотную область определяет полный вид АЧХ.
Любому методу измерения АЧХ присущи те или иные достоинства или недостатки. Приемлемый способ применения измерения зависит от конкретной задачи.
См. также
[править | править код]- Амплитудно-фазовая частотная характеристика
- Логарифмическая амплитудно-фазовая частотная характеристика
- Фазо-частотная характеристика
- Полоса_пропускания
- Метод комплексных амплитуд
- Переходная функция
- Эквалайзер
Литература
[править | править код]- Харкевич А.А. Спектры и анализ. — М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962.
- Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Радио и связь, 1994.
- Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов — М.: Мир. - 1978. - С. 106. - 848 с.
Примечания
[править | править код]- ↑ Физическая энциклопедия. Амплитудно-частотная характеристика.
- ↑ Амплитудно-частотная характеристика (частотная характеристика) / 2455 // Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 1-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1991. — ISBN 5-85270-160-2.
- ↑ Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов — М.: Мир. - 1978. - С. 106. - 848 с.,
- ↑ Slyusar V. I. A method of investigation of the linear dynamic range of reception channels in a digital antenna array// Radio Electronics and Communications Systems c/c of Izvestiia- Vysshie Uchebnye Zavedeniia Radioelektronika. – 2004, Volume 47; Part 9, Pages 20 - 25. – ALLERTON PRESS INC. (USA)[1]