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法律研究訊號與系統 – 線性相位系統的對稱衝激響應
無失真傳輸
當訊號透過系統傳輸時，如果訊號的形狀發生了變化，則稱為失真。如果系統的輸出是輸入訊號的精確副本，則訊號透過系統的傳輸稱為無失真傳輸。
線性相位系統
為了實現訊號透過系統的無失真傳輸，不應該存在任何相位失真，即系統的相位應該是線性的。對於線性相位系統，系統的衝激響應關於延遲時間$\mathit{(t_{d})}$是對稱的。
證明
對於線性相位系統，我們有：
$$\mathrm{ \mathit{H\left ( \omega \right )\mathrm{=}\left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{-j\omega t_{d}}}}$$
可以透過求逆傅立葉變換得到此類系統的衝激響應，即：
$$\mathrm{ \mathit{h\left ( t \right )\mathrm{=}F^{-\mathrm{1}}\left [H\left ( \omega \right ) \right ]\mathrm{=}F\left [ \left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{-j\omega t_{d}} \right ]}}$$
因此，根據逆傅立葉變換的定義，我們有：
$$\mathrm{ \mathit{x\left ( t \right )\mathrm{=}F^{-\mathrm{1}}\left [x\left ( \omega \right ) \right ]\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\pi }\int_{-\infty }^{\infty }X\left ( \omega \right )e^{j\omega t}d\omega }}$$
$$\mathrm{\Rightarrow \mathit{h\left ( t \right )\mathrm{=}F^{-\mathrm{1}}\left [H\left ( \omega \right ) \right ]\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\pi }\int_{-\infty }^{\infty }\left [ \left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{-j\omega t_{d}} \right ]e^{j\omega t}d\omega }}$$
$$\mathrm{\Rightarrow \mathit{h\left ( t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\pi }\int_{-\infty }^{\infty }\left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{j\omega \left ( t-t_{d} \right )}d\omega }}$$
$$\mathrm{\Rightarrow \mathit{h\left ( t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\pi }\left [ \int_{-\infty }^{\mathrm{0} }\left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{j\omega \left ( t-t_{d} \right )}d\omega \mathrm{+} \int_{\mathrm{0} }^{\infty }\left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{j\omega \left ( t-t_{d} \right )}d\omega \right ]}} $$
$$\mathrm{\Rightarrow \mathit{h\left ( t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\pi }\left [ \int_{\mathrm{0} }^{\infty }\left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{-j\omega \left ( t-t_{d} \right )}d\omega \mathrm{+} \int_{\mathrm{0} }^{\infty }\left |H\left ( \omega \right ) \right |e^{j\omega \left ( t-t_{d} \right )}d\omega \right ]}} $$
$$\mathrm{\Rightarrow \mathit{h\left ( t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\pi }\int_{\mathrm{0} }^{\infty }\left |H\left ( \omega \right ) \right |\left [ e^{j\omega \left ( t-t_{d} \right )} \mathrm{+} e^{-j\omega \left ( t-t_{d} \right )} \right ]d\omega}}$$
$$\mathrm{\mathit{\because \left ( \frac{e^{j\omega \left ( t-t_{d} \right )}\: \mathrm{\mathrm{+}} \: e^{-j\omega \left ( t-t_{d} \right )}}{\mathrm{2}}\right )\mathrm{=}\cos \omega \left ( t-t_{d} \right )}} $$
$$\mathrm{\mathit{\therefore h\left ( t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\pi }\int_{\mathrm{0}}^{\infty }\left | H\left ( \omega \right ) \right |\cos \omega \left ( t-t_{d} \right )d\omega}} $$
$$\mathrm{\mathit{\Rightarrow h\left ( t_{d}\:\mathrm{+} \:t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\pi }\int_{\mathrm{0}}^{\infty }\left | H\left ( \omega \right ) \right |\cos \omega t\; d\omega}}$$
以及：
$$\mathrm{\mathit{h\left ( t_{d}-t \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\pi }\int_{\mathrm{0}}^{\infty }\left | H\left ( \omega \right ) \right |\cos \omega t\; d\omega}}$$
因此，我們有：
$$\mathrm{\mathit{h\left ( t_{d}\mathrm{+}t \right )\mathrm{=}h\left ( t_{d}-t \right )}} $$
因此，這證明了對於線性相位系統，系統的衝激響應ℎ(𝑡)關於延遲時間(𝑡𝑑)是對稱的，並且是非因果的，即對於𝑡 < 0，ℎ(𝑡)不為零。
線性相位濾波器或系統的衝激響應ℎ(𝑡)的值在延遲時間處最大，即在𝑡 = 𝑡𝑑處，由下式給出：
$$\mathrm{\mathit{h\left (t \right )|_{max}\mathrm{=}h\left ( t_{d} \right )\mathrm{=}\frac{\mathrm{1}}{\pi }\int_{\mathrm{0}}^{\infty }\left | H\left ( \omega \right ) \right |d\omega }}$$
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