信號(hào)是什么？如何對(duì)其進(jìn)行表征

　　一、概述

　　何謂信號(hào)以及如何對(duì)其進(jìn)行表征呢？最簡(jiǎn)單而有用的定義如下：信號(hào)是隨時(shí)間變化的電壓（或電流）。為了表征信號(hào)，直觀而又精確的概念就是定義信號(hào)的波形。通過想象一支記錄筆以與信號(hào)電壓成比例的方式上下移動(dòng)，在與筆移動(dòng)相垂直的方向平穩(wěn)拉動(dòng)的紙帶上繪出曲線，就不難直觀的得到波形的圖像。下圖示出一種典型的周期波形及其大小。

　　信號(hào)源是根據(jù)用戶對(duì)其波形的命令來產(chǎn)生信號(hào)的電子儀器。信號(hào)源用來滿足在工程和科學(xué)工作中用特性為已知的信號(hào)激勵(lì)電路或系統(tǒng)的經(jīng)常性需要。

　　二、信號(hào)波形的種類

　　大多數(shù)信號(hào)都可分為兩大類，即周期信號(hào)和非周期信號(hào)。周期信號(hào)具有重復(fù)的波形：記錄筆在畫出信號(hào)波形的一個(gè)周期之后，仍處在與起始相同的垂直位置，然后再精確重復(fù)相同的畫線，正弦波是人們最熟知的周期信號(hào)。相反，非周期信號(hào)的波形不重復(fù)，人們最熟知的非周期信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)。信號(hào)源既可以產(chǎn)生周期信號(hào)，也可以產(chǎn)生非周期信號(hào)，甚至有時(shí)產(chǎn)生兩種信號(hào)。

　　1. 基本周期信號(hào)波形------正弦波

　　正弦曲線是電學(xué)中最常用的信號(hào)。為了確定對(duì)正弦波進(jìn)行表征的一些特性，可以考察它的最簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表示形式： S（t）=Asin（2πft）式中s代表信號(hào)，為時(shí)間的函數(shù)； T為時(shí)間，單位為秒； A為信號(hào)的峰值幅度，單位為伏特（V）或安培（A）； F為信號(hào)頻率，單位為赫茲（Hz）。根據(jù)這個(gè)表達(dá)式，可以定義出正弦波的一些重要特性（或參數(shù)）。相位：即正弦函數(shù)的幅角2πft。它隨時(shí)間線性增大，這一關(guān)系不像普通信號(hào)那樣可以直接觀察。出于數(shù)學(xué)原因，相位用弧度（2π=360°）加以測(cè)量。然而，兩個(gè)正弦波可以通過記下它們的相位差來進(jìn)行比較。相位差表現(xiàn)為波形之間的時(shí)移。

　　第二個(gè)條件對(duì)理解濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q在確定振蕩器的頻率穩(wěn)定性中所起的作用方面特別重要。Q是儲(chǔ)存在諧振電路中的能量相對(duì)于被耗散能量的量度。這與飛輪中儲(chǔ)存的能量與摩擦損失的關(guān)系完全相似。對(duì)濾波器而言，在諧振處其相移改變的速率與Q成正比。在工作期間，環(huán)路內(nèi)可能發(fā)生微小相移。例如，放大器的轉(zhuǎn)換時(shí)間可能隨溫度而變化，或者隨機(jī)噪聲可能呈矢量增加到環(huán)路信號(hào)上并使它的相位移動(dòng)。為了持續(xù)滿足第二個(gè)條件，振蕩器的瞬時(shí)頻率將發(fā)生變化，以便產(chǎn)生使總環(huán)路相位保持恒定不變的補(bǔ)償相移。由于濾波器的相位斜率與它的Q成正比，故高Q濾波器要求較小的頻移（它是無用調(diào)頻），以抵消振蕩器中的給定相位擾動(dòng)，因此，振蕩器更加穩(wěn)定。根據(jù)以上討論還應(yīng)當(dāng)明確，調(diào)諧反饋的振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)能量主要集中在一個(gè)頻率上，只有在此處才滿足振蕩條件。放大器中若無產(chǎn)生諧波信號(hào)的失真機(jī)理（如飽和），則所有能量都會(huì)集中在該頻率上。這樣的信號(hào)是有適度失真（通常比基頻低20～50dB）的正弦波。