作者truesword ( )
看板comm_and_RF
標題Re: [請益] 大家怎麼理解信號的負頻率呢...???
時間Tue Oct 12 16:52:32 2010
小弟才疏,以下大多都是自己的理解,有錯請多指教
關於負頻率的問題,我覺得應該要從複數平面談起
假設T為複數平面再加上時間軸t的空間(有點像黎曼空間)
那麼一個訊號 x=exp(j*w_c*t) 在這空間中就是一個朝著正t方向螺旋前進的曲線
(假設w_c>0, w_c=2*pi*fc),把他叫做螺旋線好了
這個曲線從實軸看為sin(w_c*t),從虛軸看為cos(w_c*t),分別為相位差90度的簡諧運動
而 x' = exp(j*-w_c*t)就是朝-t方向前進的反向螺旋線
而訊號x'的頻率就是負的w_c
所以說,負頻率的意思可以理解成相位在複數平面上順時針改變的表示法
(一般我們都假設逆時針為正)
換句話說就是相位旋轉的方向
既然我們創造出虛數j,架構出複數空間,利用圓周運動來描述相位資訊
就不難再引入時間軸,描繪出相位隨著時間前進的方向
所以時間軸的正負方向,乃至頻率軸的正負方向,描述的就是相位旋轉的方向
(時間跟頻率僅是倒數關係,不改變正負)
另外有趣的是,一般取實部也就是RE{}的運算,其實就是站在T空間中虛軸去看訊號
反之Im{}就是站在實軸。特別的是,當你站在t軸看訊號的時候,從t軸正向往回看,感受
到w_c,而從負向往前看,會感受到-w_c,數學上也很簡單,假設觀察同樣訊號x
從正t角度看:x=exp(j*w_c*t) =>感受到逆時針旋轉
從負t角度看:x=exp(j*(-w_c)*(-t)) =>感受到順時針旋轉
所以即便在同樣的座標系,觀察點不同,感受到的訊號也不同,即便是同一個的訊號
這或許就是相對論吧
※ 引述《qeagle (我要心靈契合的對像)》之銘言:
: 現在假設有一個信號頻率fm,和一個載波頻率fc
: 則兩信號相乘之後,變成fc加減fm兩個頻率
: 則下面四種情況有何不同
: 1.原始的fm信號
: 2.將載波之後的fc加減fm,再直接乘fc,其濾波後的低通信號
: 3.將載波之後的fc加減fm濾掉上邊帶,再乘fc,其濾波後的低通信號
: 4.將載波之後的fc加減fm濾掉下邊帶,再乘fc,其濾波後的低通信號
我比較不懂的是,通常通訊基頻訊號會是 x1' = exp(j*w_m*t)
然後乘上載波之後,還會取實部才是Tx的output訊號
所以數學上寫成
y = RE{x1' * x2}
2y = exp(j(w_m + w_c)t) + conj(exp(j(w_m+w_c)t))
2y = exp(j(w_m + w_c)t) + exp(j(-w_m-w_c)t)
所以Y=fft(y)會出現在 fc+fm 與 -fc-fm,也就是頻譜共軛對稱
而如果按照原po條件分析的話:
x1 = cos(w_m*t)=(exp(j*w_m*t) - exp(-j*w_m*t))/2
x2 = exp(j*w_c*t)
2y = 2* x1 * x2 = exp(j(w_c + w_m)t) + exp(j(w_c - w_m)t)
所以Y才會出現在fc ±fm,但是這樣就代表「基頻訊號僅為cos(w_m*t)且乘上載波之後
不取實部,當作發射訊號」,請問原po背後的假設是這樣嗎?
如果是這樣的話,因為基頻訊號是實數,所以會共軛對稱,所以頻譜是在 ±fm處有值
如果用這樣的低通去濾的話(f3dB < fm),問題2、3、4應該是什麼都沒有
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