衰减频率特性
自动控制理论-频率特性性能指标
力越强，鲁棒性越好。
改善动态性能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法
增加开环增益
提高系统对误差的敏感性，加 快响应速度，但可能导致系统
不稳定。
增加相位补偿环节
改善系统相位特性，提高稳定 性和阻尼比，但可能降低响应 速度。
采用串联校正网络
在系统中串联校正网络以改善 频率特性，提高动态性能指标 。
采用并联校正网络
在系统中并联校正网络以改善 幅相特性，提高抗干扰能力和
鲁棒稳定性分析
通过分析系统在不同频率 下的稳定性裕度，评估控 制系统的鲁棒稳定性。
鲁棒性能设计
根据系统性能指标和不确 定性范围，设计鲁棒控制 器以提高系统鲁棒性能。
灵敏度分析
通过灵敏度函数分析系统 对不同频率扰动的敏感程 度，指导鲁棒控制器的设 计。
PART 06
实验与案例分析
实验目的和原理介绍
调节时间
系统响应从初始状态 到达并保持在设定值 附近所需时间。
频率特性对动态性能影响
截止频率
01
影响系统响应速度和带宽，截止频率越高，系统响应速度越快，
带宽越宽。
相位裕度
02
影响系统稳定性和阻尼比，相位裕度越大，系统越稳定，阻尼
比越小。
幅值裕度
03
影响系统抗干扰能力和鲁棒性，幅值裕度越大，系统抗干扰能
不稳定系统频率特性分析
幅频特性
不稳定系统的幅频特性曲线可能在某些频率范围内出现峰值，表明系统对某些频率的信号具有放大作用。这可能 导致系统产生振荡或不稳定行为。
相频特性
不稳定系统的相频特性曲线可能出现较大的相位滞后，使得系统在特定频率下的输出与输入之间存在较大的相位 差。这可能导致系统无法及时响应输入信号的变化，从而影响系统的稳定性。
ffc线材衰减的标准
ffc线材衰减的标准
FFC（Flat Flexible Cable）是一种扁平柔性电缆，用于连接电子设备内部的不同组件。
FFC线材衰减的标准主要有以下几个方面：
1.频率：FFC线材的衰减随着频率的增加而增加。
一般来说，频率越高，衰减
越大。
2.电压：FFC线材的衰减随着电压的增加而增加。
一般来说，电压越高，衰减
越大。
3.线径：FFC线材的衰减随着线径的减小而增加。
一般来说，线径越小，衰减
越大。
4.长度：FFC线材的衰减随着长度的增加而增加。
一般来说，长度越长，衰减
越大。
●根据以上因素，FFC线材的衰减可以用以下公式来计算：衰减
(dB/m)=A+Bf+Cf^2+D/l
其中：A、B、C、D为常数，取决于线材的材料、结构和制造工艺。
●f为频率（Hz）
●l为线材长度（m）
FFC线材的衰减会影响信号的传输质量。
因此，在选择FFC线材时，应根据具体的应用需求，选择合适的衰减特性。
以下是一些常见应用的衰减要求：
1.视频传输：≤0.5 dB/m
2.数据传输：≤1 dB/m
电源传输：≤2 dB/m
在实际应用中，通常会有相关标准或者制造商提供的规格表来描述特定类型的FFC线材的衰减情况。
这些信息有助于设计工程师或用户了解在特定条件下线材的性能和适用性。
如果你具体需要某种类型或品牌的FFC线材的衰减标准，最好参考相关的制造商规格或标准文件。
信号波形及频谱
28
随机干扰
某些加性噪声无法避免，且不能预测其准确波形， 这种不能预测的干扰，称为随机干扰或者随机噪 声。 形式：连续波干扰、脉冲干扰、起伏干扰 连续波干扰：一般是单频干扰，频带极窄。 脉冲干扰：突发，幅度大，单个脉冲持续时间短， 间隔一般较长，如设备操作、闪电等。其频谱较 宽，但是频率高则频谱幅度小。 起伏干扰：热噪声、宇宙噪声等。时域频域均是 普遍存在，无法避免。
13
单个矩形脉冲的频谱
处理思想：可以想象成周期趋于无限大的周期矩 形脉冲序列。 则前面的周期矩形脉冲的结论可以直接用，只是 周期为无限大。 结论1：单个矩形脉冲的频谱是连续的。 结论2：其振幅频谱的包络线也是抽样函数。 结论3：带宽与周期序列一样，是B=1/τ（赫兹）
14
数字信号的带宽
带宽：信号的带宽是指信号的能量（或者 功率）主要集中的频率范围。上述两个例 子中能量的主要部分集中在振幅谱特性曲 线的第一过零点范围内。 上述分析了周期矩形脉冲和单个矩形脉冲。 如果是一般性随即的数字序列，如 10110001，其带宽是多少？
15
随机数字序列的带宽
随机数字序列（随机矩形脉冲序列）可以表示为：
t
3
一、信号波形
按照信号电压是否占满整个码元宽度划分： 信号电压占满整个码元宽度：不归零码。（上页） 信号电压占整个码元靠前的一部分宽度：归零码。
幅度 1 0 1 1 0 1 t +a 幅度 1 +a t +a 双极性归零码 0 1 1 0 1 单极性归零码
+a
4
交替极性码
码元0用无脉冲表示。 码元1交替用正极性与负极性脉冲表示。 优点：直流分量基本为0.
0-3000mhzπ型衰减器衰减器工作原理
0-3000mhzπ型衰减器工作原理一、π型衰减器的概念及分类1. π型衰减器是一种被广泛应用于无线通信领域的被动器件，主要用于信号衰减和阻抗匹配。
2. 根据工作频率的不同，π型衰减器可分为0-3000mhz范围内的π型衰减器。
二、π型衰减器的结构1. 一个π型衰减器通常由两个阻抗相同的衰减元件组成。
2 阻抗匹配网络，用于调节π型衰减器的输入输出阻抗。
三、 0-3000mhzπ型衰减器的工作原理1. 当输入高频信号通过π型衰减器时，信号会被两个衰减元件分别衰减一部分。
2. 衰减元件的阻抗匹配网络将调节信号的阻抗，以确保输入和输出端口的阻抗匹配，降低信号反射和损耗。
3. 通过调整衰减元件和阻抗匹配网络的参数，可以实现对输入信号的精确衰减，使其输出信号的幅度符合需要的要求。
四、 0-3000mhzπ型衰减器的特性和应用1. π型衰减器具有良好的频率特性，在0-3000mhz范围内能够稳定地衰减高频信号。
2. 由于π型衰减器的结构简单、性能稳定，因此被广泛应用于无线通信设备、测试仪器等领域。
五、结语π型衰减器作为一种重要的被动器件，在无线通信领域发挥着重要作用。
通过研究和了解0-3000mhz范围内的π型衰减器的工作原理，可以更好地应用和调试π型衰减器，提高无线通信设备的性能和稳定性。
希望本文对π型衰减器的工作原理有所帮助。
六、不同频率下的π型衰减器工作特点在0-3000mhz范围内的π型衰减器是一种较为常见的衰减器，但实际应用中会遇到更广泛的频率范围。
了解不同频率下π型衰减器的工作特点具有重要意义。
1. 频率越高，信号衰减越大随着频率的增加，π型衰减器对信号的衰减也会相应增加。
这是因为在高频率下，信号的能量更加集中，相对应地，衰减元件中的损耗也会更大。
在选择π型衰减器时，需要根据具体的频率要求来确定衰减器的参数，以确保衰减效果的准确性和稳定性。
2. 频率对π型衰减器的阻抗匹配影响在不同频率下，π型衰减器对阻抗匹配的要求也会有所不同。
多径衰落信道的频率响应
多径衰落信道的频率响应1.引言1.1 概述引言部分的概述应该为对多径衰落信道的背景和概要的介绍。
可以按照以下方式编写：多径衰落信道是一种在无线通信系统中常见的现象。
由于信号在传播过程中会经历多条路径，每条路径的传播距离和传播时间可能不同，这就导致了多径效应的出现。
多径效应会引起信号的衰落和多普勒频移，对信道的传输性能产生深远影响。
本文旨在探讨多径衰落信道的频率响应，并分析其在无线通信系统中的重要性。
通过研究多径衰落信道的频率响应模型，可以更好地理解信号在传播过程中的特性，并且为信道估计、功率控制、多天线技术等方面的设计和优化提供指导。
在第二章中，我们将详细介绍多径衰落信道的定义和特点。
通过了解多径衰落信道中信号的传播机制和特性，我们可以更好地理解频率响应模型的形成原理。
最后，在结论部分我们将强调多径衰落信道的频率响应对无线通信系统的重要性，并对全文进行总结。
通过本文的研究，我们希望能够为无线通信技术的发展和应用提供一定的参考和启示。
以上是本文引言部分的概述，接下来将详细展开相关内容以满足读者对多径衰落信道频率响应的理解和应用需求。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写：文章结构部分的主要目的是为读者介绍整篇文章的组织结构，旨在让读者更好地理解文章内容的安排和逻辑顺序。
本文按照以下几个部分展开阐述：引言、正文和结论。
在引言部分，我们将对多径衰落信道的频率响应进行概述，包括其定义、特点和研究意义。
接下来，我们将在正文部分详细介绍多径衰落信道的频率响应模型。
正文部分将包括多径衰落信道的定义和特点的介绍，并深入探讨频率响应模型的构建方法和模型类型。
通过对频率响应模型的分析，我们将能够更好地理解信号在多径衰落信道中的传输特性和影响因素。
接下来，在结论部分，我们将强调多径衰落信道的频率响应的重要性，并总结本文的主要观点和研究结果。
我们将强调频率响应模型在无线通信系统设计和性能评估中的应用前景，并讨论对未来研究方向的展望。
频率特性分析
弹簧阻尼系统对正弦输入的稳态响应
例：机械系统如下图所示，k为弹簧刚度系数，c为阻尼系数， 当输入正弦力信号 f(t)=Fsinωt时，求位移x(t)的稳态输出。
解 该系统的传递函数为：
f(t)=Fsinωt
输入信号的拉氏变换为：
k
位移输出的拉氏变换为：
c
取拉氏反变换，位移输出为
如果系统稳定，频率响应包含二部分：瞬态响应和稳态响 应。瞬态响应不是正弦波，趋于0；稳态响应部分，是与 输入信号频率相同的正弦波，但幅值、相位不同。 所以稳态位移输出为：
10
0
10
1
10
2
2.积分环节
1 G(j) j
L() 20lg
1 20lg j
() 90
各型乃氏图的低频段
对于0型系统，当ω→∞时，幅角为-90°(m-n)
乃氏图的高频段
通常，机电系统频率特性分母的阶次 大于分子的阶次，故当 时，乃氏图 曲线终止于坐标原点处；而当频率特性分 母的阶次等于分子的阶次，当 时， 乃氏图曲线终止于坐标实轴上的有限值。 一般在系统频率特性分母上加极点， 使系统相角滞后；而在系统频率特性分子 上加零点，使系统相角超前。
当 当
ω=0
时， G(jω)= +∞∠−90°
ω = +∞时， G(jω)= 0∠−270°
其相角范围从-90º ~-270º ，因此必有与负实轴 的交点。
解方程G(j) 90º arctan() arctan(2) 180º
即
arctan(2) 90º arctan()
First-order components
4.一阶惯性环节
u ( )
降雨对卫星通信中电波传播的衰减特性分析(精)
1
申明冉
2
（1、装备指挥技术学院训练部教育技术中心，北京100000
2、装备指挥技术学院航天装备系，北京100000）
摘
要：雨衰是高频段（Ka、V等）卫星通信链路传输损耗中的一个重要因素。降雨衰减主要由降雨有效路径长度和降雨损耗率决定。现分别对
降雨有效路径长度和降雨损耗率的电波传播特性进行了分析，并用MATLAB仿真了7～8GHz频段范围的降雨衰减特性。
特性，并设置相应的功率余量以补偿由于降雨衰减对卫星通信信号的影响。参考文献[1]郝学坤，张小来，李文铎.卫星通信链路中的雨衰动态特性分析[J].信息技术，2004，28（6）：146-158. [2]梁冀生.Ka频段卫星通信地空链路的大气衰减
[J].无线电通信技术，2006，32（1）：:56-58.[3]甘仲民.毫米波通信技术与系统[M].北京:电子工业出版社，2003.责任编辑：袁依凡降雨对卫星通信中电波传播的衰减特性分析
3降雨衰减的计算考虑所有因素，则降雨衰减的表达式为：
（16）
表2给出了某地5分钟雨强的多年平均概率
统计值。
表2某地5分钟雨强的多年平均概率统计值。下面用MATLAB仿真了通信设备位于某市，降雨概率：
0.01％、工作频段：7～8GHz范围内的降雨衰减特性如图3所示。
图3某地市通信频率在7～8GHz时降雨衰减与频率关系图从图3中可以看出，通信频率在7～8GHz时，上行链路降雨衰减值在4～7dB之间，再考虑下行链路降雨衰减，则降雨可引起空间链路的衰减达10dB以上。结束语由以上分析可以得出如下结论：要保证卫星通信电波传输的正常进行，必须要考虑降雨损耗
所关心的是降雨率超过指定值的时间百分比。时间百分
比通常是以年为单位计算。
射频同轴电缆的技术参数
射频同轴电缆的技术参数一、工程常用同轴电缆类型及性能：1）SYV75-3、5、7、9…，75欧姆,聚乙烯绝缘实心同轴电缆。
近些年有人把它称为“视频电缆”；2）SYWV75-3、5、7、9…75欧姆,物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆。
有人把它称为“射频电缆”；3）基本性能：l SYV物理结构是100%聚乙烯绝缘；SYWV 是发泡率占70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆；l 由于介电损耗原因，SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV物理发泡电缆；在常用工程电缆中，目前物理发泡电缆仍然是传输性能最好价格最低的电缆，在视频、射频、微波各个波段都是这样的。
厂家给出的测试数据也说明了这一点；l 同轴电缆都可以在直流、射频、微波波段应用。
按照“射频”/“视频”来区分电缆，不仅依据不足，还容易产生误导：似乎视频传输必须或只能选择实心电缆（选择衰减大的，价格高的？）；从工程应用角度看，还是按“实芯”和“发泡”电缆来区分类型更实用一些；l 高编（128）与低编（64）电缆特性的区别：eie实验室实验研究表明，在200KHz以下频段，高编电缆屏蔽层的“低电阻”起主要作用，所以低频传输衰减小于低编电缆。
但在200-300KHz以上的视频、射频、微波波段，由于“高频趋肤效应”起主要作用，高编电缆已失去“低电阻”优势，所以高频衰减两种电缆基本是相同的。
二、了解同轴电缆的视频传输特性——“衰减频率特性”同轴电缆厂家，一般只给出几十到几百兆赫的几个射频点的衰减数据，都还没有提供视频频段的详细数据和特性；eie实验室对典型的SYWV75-5、7/64编电缆进行了研究测试，结果如下图一：同轴传输特性基本特点：1. 电缆越细，衰减越大：如75-7电缆1000米的衰减，与75-5电缆600多米衰减大致相当，或者说1000米的75-7电缆传输效果与75-5电缆600多米电缆传输效果大致相当；2. 电缆越长，衰减越大：如75-5电缆750米，6M频率衰减的“分贝数”，为1000米衰减“分贝数”的75%，即15db；2000米（1000+1000）衰减为20+20=40db,其他各频率点的计算方法一样。
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在简单控制系统中，调节器为比例动作。
广义被控对象的传递函数已知为： （1）s
a e s T s G τ−=
1)( （2）5
)
1(8
.0)(Ts s G +=
其中，τ、T 和的数值已知，单位为s 。
a T 用衰减频率特性法求)221.0(75.0==m ψ和)366.0(9.0==m ψ时，调节器的整定参数。
解：（1）对象的传函s
a e s
T s G τ−=
1)(， 其衰减频率特性为：)()
(1),(ωωτωωωj m a e j m T j m G +−−+−=
其幅频特性为：2
1),(m
T e j m G a m +=
ωωτω
相频特性为：⎟⎠
⎞
⎜⎝⎛−−−=∠m j m G 1arctan
),(πτωω；（注：为弧度制） 而控制器的传递函数为：，其衰减频率特性为p c K s G =)(p c K j m G =),(ω，幅频特性为
p c K j m G =),(ω，相频特性为0),(=∠ωj m G 。
则可知，相角应满足ππτωωω−=+⎟⎠
⎞
⎜⎝⎛−−−=∠+∠01arctan
),(),(m j m G j m G s s c s ，即 τ
ωm s 1arctan
=
（1）
幅值应满足11),(),(2
=+=
⋅m
T K e j m G j m G s a p m s c s s ωωωτω，即
s
m s a p e
m T K τωω2
1+=
(2)
（i ）
当)221.0(75.0==m ψ时，带入（1）式，得
τ
τ
ω353.1221.01
arctan
==
s
结果带入（2）式得
τ
τ
a
a
p T e
T K 028
.1221.01353
.1353
.1*221.02
=+=
（ii ）
当)366.0(9.0==m ψ时，带入（1）式，得
τ
τ
ω220.1266.01
arctan
==
s
结果带入（2）式得
τ
τ
a
a
p T e T K 831
.0366.01220
.1220.1*366.02
=+=
（2）对象的传函5
)
1(8
.0)(Ts s G +=
， 其衰减频率特性为：[]5
)(18
.0),(ωωωj m T j m G +−+=
其幅频特性为：()
[]
2
/522
2
18
.0),(ω
ωωT Tm j m G +−=
相频特性为：ω
ω
ωTm T j m G −−=∠1arctan
5),(；
而控制器的传递函数为：，其衰减频率特性为p c K s G =)(p c K j m G =),(ω，幅频特性为
p c K j m G =),(ω，相频特性为0),(=∠ωj m G 。
则可知，相角应满足πωωωω−=+−−=∠+∠01arctan
5),(),(s
s
s c s Tm T j m G j m G ，即
⎟
⎠⎞⎜⎝
⎛
+=
5tan 15
tan
ππ
ωm T s
（3）
幅值应满足()
[]
118.0),(),(2
/522
2
=+−=
⋅s
s
p
s c s T Tm K j m G j m G ωωωω
(4) （iii ）
当)221.0(75.0==m ψ时，带入（3）式，得
T
m T s 626
.05tan 15
tan
=⎟
⎠⎞⎜⎝
⎛
+=
ππ
ω 结果带入（4）式，可得
()
[]
1626
.0626.0221.018.02
/522
=+×−p
K
则 713.1=p K （iv ）
当)366.0(9.0==m ψ时，带入（3）式，得
T
m T s 574
.05tan 15
tan
=⎟
⎠⎞⎜⎝
⎛
+=
ππ
ω 结果带入（4）式得
()
[]
1574
.0574.0366.018.02
/522
=+×−p
K
则 110.1=p K。