Введение

Выход как функция от входной частоты, связь между выходом и входом электрической схемы.

В обработке сигналов и электронике частотная характеристика системы является количественной мерой амплитуды и фазы выхода как функции от входной частоты. Частотная характеристика широко используется при проектировании и анализе систем, таких как аудио- и системы управления, где она упрощает математический анализ, преобразуя управляющие дифференциальные уравнения в алгебраические. В аудиосистеме она может использоваться для минимизации слышимых искажений путем проектирования компонентов (таких как микрофоны, усилители и громкоговорители) таким образом, чтобы общая характеристика была максимально плоской (однородной) во всей полосе пропускания системы. В системах управления, таких как круиз-контроль автомобиля, она может использоваться для оценки стабильности системы, часто с помощью диаграмм Боде. Системы с определенной частотной характеристикой могут быть спроектированы с использованием аналоговых и цифровых фильтров. Частотная характеристика описывает системы в частотной области, подобно тому, как импульсная характеристика описывает системы во временной области. В линейных системах (или в качестве приближения к реальной системе, пренебрегающего нелинейными свойствами второго порядка) любая из этих характеристик полностью описывает систему и, следовательно, существует взаимно однозначное соответствие: частотная характеристика является преобразованием Фурье импульсной характеристики. Частотная характеристика упрощает анализ каскадных систем, таких как многокаскадные усилители, поскольку характеристику всей системы можно получить путем умножения частотных характеристик отдельных каскадов (в отличие от свертки импульсных характеристик во временной области). Частотная характеристика тесно связана с передаточной функцией в линейных системах, которая является преобразованием Лапласа импульсной характеристики. Они эквивалентны, когда действительная часть комплексной переменной передаточной функции равна нулю.

Нелинейный частотный отклик

Если исследуемая система нелинейная, то линейный частотный анализ не раскроет все нелинейные характеристики. Для преодоления этих ограничений были определены обобщенные частотные характеристики и нелинейные частотные характеристики выходного сигнала для анализа нелинейных динамических эффектов. Методы нелинейного частотного анализа могут выявить такие эффекты, как резонанс, интермодуляция и перенос энергии.

Приложения

В слышимом диапазоне частотный отклик обычно рассматривается в контексте электронных усилителей, микрофонов и громкоговорителей. Частотный отклик радиочастотного спектра может применяться к измерениям коаксиального кабеля, кабеля витой пары, оборудования для коммутации видеосигнала, устройств беспроводной связи и антенных систем. Измерения инфразвукового частотного отклика включают в себя регистрации землетрясений и электроэнцефалографии (мозговых волн). Кривые частотной характеристики часто используются для оценки точности электронных компонентов или систем. Если система или компонент воспроизводит все желаемые входные сигналы без акцентирования или ослабления определенной полосы частот, то такая система или компонент считается "плоской" или имеющей плоскую частотную характеристику. В высококачественном аудио усилитель требует плоского частотного отклика в диапазоне не менее 20–20 000 Гц с допустимым отклонением не более ±0,1 дБ в среднем частотном диапазоне около 1000 Гц; однако в телефонии для обеспечения разборчивости речи достаточно частотного отклика 400–4000 Гц с допустимым отклонением ±1 дБ.