Signaalfasen

Signaalfase is de fasecomponent van een signaal. Voor een zuivere sinusoid van de vorm A sin(ωt + φ) bepaalt φ de positie in de golfcyclus op tijdstip t = 0. Bij samengestelde of breedbandige signalen varieert de fase met frequentie; φ(ω) geeft aan hoe elke frequentiecomponent ten opzichte van een referentie in fase staat.

In lineaire tijdinvariante systemen wordt de fasie-respons beschreven door de complexe overdrachtsfunctie H(jω) = |H(jω)| e^{j∠H(jω)}. ∠H(jω) is de faseverschuiving als functie van ω. Een lineaire-fasefilter heeft doorgaans ∠H(ω) = -ωτ, wat een uniforme tijdvertraging veroorzaakt. Niet-lineaire fase kan leiden tot vervorming van het signaal, omdat de relatieve fasen tussen frequentiecomponenten veranderen.

Meet- en verwerkingsaspecten: de instantaneous phase kan worden afgeleid via de analytische component van het signaal, x_a(t) = x(t) + i H{x(t)}; de fase is dan φ(t) = arg{x_a(t)}. Fasen kunnen worden gewrapt (wrapped) in het bereik [-π, π], en soms wordt unwrapping toegepast om een continu fasenverloop te verkrijgen.

Toepassingen en praktische overwegingen: in digitale communicatie dragen de fasen van draaggolven informatie bij aan modulatievormen zoals PSK en QAM. In audio en beeldvorming is fase cruciaal voor signaalcoherentie, interferentie en transiënten; vaak is magnitudeprioriteit hoger, maar misvormde fase kan leiden tot onaangename effecten in samengestelde signalen. Bij filtratie is het behoud van een lineaire of gecontroleerde fase wenselijk om waveform-integriteit te bewaren.