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正弦信号和频域分析的应用

5月10日,2020年经过罗伯特·凯
该视频教程讨论了正弦信号的实际方面:它们代表了什么,以及它们如何在电路中使用?
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正弦电压和电流在电气系统中很常见的一个原因是AC有助于电力的分布。在发电厂中发现的发电机产生正弦电压,并且通过变压器可以容易地增加或减小该AC电压的幅度。但是,在这个视频中,我们将专注于转移的正弦电压和电流信息而不是电力。

中窦本质上

正弦电信号的重要性与自然现象具有正弦特征的事实密切相关。例如,声波和水波可以表示为正弦波,并且简单的谐波运动 - 例如摆锤的横向运动或附着在弹簧的重量 - 导致位置和时间之间的正弦关系。而且,电磁辐射作为由正弦振荡电场组成的波传播。

该图传达了电磁辐射传播的方式。

电路和系统不存在孤立。相反,它们是控制机械部件,监测物理过程,产生或接收电磁信号的手段,并分析环境变化。正弦关系存在于围绕电子设备的世界中存在,因此许多电子设备包含正弦信号。

声音的

声音的记录和再现是电子技术最具影响力和众所周知的应用之一,并且在设计音频系统的电气工程师的工作中突出地突出的正弦信号。

麦克风产生正弦电压信号,所述正弦电压信号对应于气压的变化;这些递送到放大器,其产生可以分析,修改或储存的正弦信号供以后使用;功率放大器将正弦电压转换为可以驱动扬声器的信号;扬声器将正弦信号转换回气压变化。我们也可以合成声音通过使用电子振荡器产生正弦电压,其频率对应于例如音量的音符。

无线通信

无线转移声音,视频和数据的能力转变了人类社会。无线电系统通过产生诸如放大器和天线的帮助产生的正弦信号来进行这种类型的通信,产生可以长距离行驶并穿过固体物体的电磁辐射。

特别的调制技术用于修改正弦信号,使得它们可以将信息从发射机携带到接收器。在上一个视频中,我们讨论了将一个正弦波与另一个正弦素区分开的三种特征:幅度,频率和相位。射频电气工程师使用与调制变量相同的参数;这些变量的变化可以作为电磁辐射传送,由电子接收器恢复,并被解释为信息轴承信号。下图将帮助您可视化两个常见类型的模拟调制:

频域分析

正弦波的一些非常有趣的应用在没有正弦信号的电路中发生 - 或者至少信号不出现是正弦的。

事实证明,可以通过添加具有不同频率和幅度的多个正弦波来分析电信号,尽管它们是通过添加多个正弦波而产生的。这个概念是基于傅里叶变换,这是一种数学过程,其将正常信号转换为代表信号频率内容的一系列正弦曲线。当我们分析信号作为相对于时间变化的幅度时,我们正在工作时域。另一方面,如果我们将信号分析为频率的集合,我们正在工作频域。

下图可以了解多个正弦波可以将多个正弦波组合成具有正弦形状的信号。

该图可以了解多个正弦波如何将多个正弦波结合成没有正弦形状的信号。

结论

本教程完成了我们对电信号的介绍。在下一章中,我们将探讨最重要的电子元件的特点和功能。