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复数与相位(旋转)

 imelee 2018-01-13

在信号与系统中,我们经常会遇到对于一个信号s(t)=cos(ωt+θ),乘上一个复数ejϕ,即s(t)ejϕ表示对原信号s(t)移动相位ϕ
那么如何理解乘上一个ejϕ可以表示相位的移动呢?


这里需要用到欧拉公式,具体可以参看我另外一篇博文:欧拉公式

cos(ωt+(θ+ϕ))=Re{ej(ωt+(θ+ϕ))}=Re{ej(ωt+θ)ejϕ}

可以看到,在原信号上叠加一个相位ϕ相当于在原信号上乘以一个复数ejϕ,注意这里信号是取的实部。

更进一步,我们在几何上解释一下复数与相位(旋转)的关系。
如下图所示,横坐标为实部,纵坐标为虚部,有两个单位向量a,b,其中a=ejθ,那么向量b该如何表示呢?
这里写图片描述
由欧拉公式ejθ=cos(θ)+jsin(θ),则a可以表示为(cos(θ), sin(θ)),这个我们从图中也可以很轻松的得到。由图中的角度关系,我们可以得到b=(cos(θ+ϕ), sin(θ+ϕ)),写成复数形式,即b=ejθejϕ=ej(θ+ϕ)。可以很明显的看到,对向量a乘上一个ejϕ表示将a旋转角度ϕ,即相位移动ϕ

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