无失真传输是指只有幅度的大小与出现的时间先后不同,波形上没有变化的系统的输出信号或输入信号。
无失真函数
信号的无失真传输,从时域来说就是要求系统输出响应的波形应当与系统输入激励信号的波形完全相同,而幅度大小可以不同,时间前后可有所差异,即r(t)=Ke(t-t0) (式1)
式中,K与t0均为常数。
这样,虽然输出响应r(t)的幅度有系数K倍的变化,而且有t0的延时,但整个波形的形状不变,如图《连续光谱》所示。
无失真传输条件
若要保持系统的无失真传输信号,从频域分析,可对式1两边取
傅立叶变换,并利用其时移性,有:
由于
所以无失真传输的系统函数为(式2)
即
因此,无失真传输系统在频域应满足两个条件:
(1)系统的幅频特性在整个频域范围内应为常数K,即系统的
通频带为无穷大;
(2)系统的相频特性在整个频率范围内应与w成正比,即。
若对式2取傅立叶反变换,则可知系统的单位冲激响应为
h(t)=kδ(t-t0).
该式表明,一个无失真传输系统,其单位冲击响应仍为一个冲激函数,不过在强度上不一定为单位1,位置上也不一定位于t=0处。因此,式2从时域给出了无失真传输系统的条件。
无失真传输系统的幅频特性应在无限宽的频率范围内保持常量,这是不可能实现的。实际上,由于所有的信号其能量总是随频率的增高而减少,因此,系统只要有足够大的频宽以保证包含绝大多数能量的频率分量能够通过,就可以获得较满意的传输质量。
信号失真
线性失真
在线性系统中出现的信号失真,不产生新的频率成分。
当|H(w)|不等于常数K时引起的失真称为幅度失真。幅度失真的原因在于系统对激励信号所有频率分量的幅度衰减不是均等的,一部分频率分量严重衰减,而另一部分频率分量可能畅通无阻,从而使输出波形不同于激励波形。
当φ(w)≠-wt0时所产生的失真称为相位失真。尽管信号所有频率分量的幅度衰减相等,但如果各频率分量的相移没有一定规律,致使各次谐波间相对位置发生变化,也将引起信号的失真。
非线性失真
产生新的频率分量。在线性系统中不会出现
非线性失真。