Frekvensresponsen

Frekvensresponsen beskriver hur ett system svarar på ingångssignaler med olika frekvenser. För ett linjärt tidsinvariant system definieras överföringsfunktionen H(jω) = Y(jω)/X(jω), där X och Y är ingångs- respektive utgångs Fourier-transformerade. Frekvensresponsen kan också ses som Fouriertransformen av impulssvaret h(t). Magnituden |H(jω)| anger hur amplituden förändras med frekvens, medan fasen ∠H(jω) beskriver tidsförskjutningen mellan ingång och utgång.

Mätning och representation: Frekvensresponsen mäts genom att excitera systemet med en signal som täcker ett brett spektrum av frekvenser, till exempel en logaritmisk sweep eller en impuls. Genom att analysera utdata med Fouriertransform erhålls H(jω). Resultatet presenteras ofta som Bode-diagram där magnituden visas i decibel (20 log10|H(jω)|) och fasen i grader mot frekvens, samt som Nyquist- eller polardiagram i vissa sammanhang.

Användningsområden: Inom ljud och ljudåtergivning används frekvensresponsen för att beskriva hur högtalare, mikrofoner och ljudrum uppträder, samt för att designa och utvärdera filter, förstärkare och andra signalbehandlingssteg. Inom kontrollteknik används frekvensresponsen för att analysera stabilitet och prestanda, ofta genom begrepp som gain- och fasmarginaler samt systemets resonansfrekvenser.

Bandbredd och krav: Bandbredd definieras vanligtvis som det frekvensområde där magnituden är inom 3 dB från referensnivån. För en funktion med en platt frekvensrespons eftersträvas ofta låg fasförvrängning och begränsad gruppfördröjning.