
(1) [fundamental wave]
(2) 複合波的最低頻率分量
(3) 在複雜的周期性振蕩中,包含基波和諧波。和該振蕩最長周期相等的正弦波分量稱為基波。相應于這個周期的頻率稱為基本頻率。頻率等于基本頻率的整倍數的正弦波分量稱為諧波
基波是電子工程和信號處理領域的核心概念,指周期性信號中頻率最低、幅度最大的正弦波分量,其頻率稱為基頻。它是構成複雜周期信號的基礎成分,其他頻率為基頻整數倍的分量稱為諧波。以下是詳細解釋:
定義與特性
根據《電子工程術語》(國家标準GB/T 2900.1-2008),基波是周期量的傅裡葉級數中序數為1的分量,其頻率等于該周期量的頻率。例如,50Hz交流電的基波即為50Hz的正弦波,而100Hz、150Hz等為其諧波。
數學表達
在傅裡葉分析中,周期信號 ( f(t) ) 可分解為:
$$ f(t) = a0 + sum{n=1}^{infty} left( a_n cos frac{2pi n t}{T} + b_n sin frac{2pi n t}{T} right) $$
其中 ( n=1 ) 時對應的分量即為基波(來源:《物理學大辭典》,科學出版社)。
工程應用
在電力系統中,基波代表電能傳輸的有效成分,而諧波會導緻設備過熱、效率降低。國際标準IEEE 519-2014規定電網諧波畸變率限值,以保障基波為主導的供電質量(來源:IEEE标準協會)。
與諧波的關系
基波與諧波共同構成信號的頻譜。例如,方波可分解為基波(( f ))和奇次諧波(( 3f, 5f, ldots )),其數學表達為:
$$ text{方波} = frac{4}{pi} sum_{k=1}^{infty} frac{sin(2pi (2k-1) f t)}{2k-1} $$
其中 ( k=1 ) 時為基波分量(來源:《信號與系統》,奧本海姆著)。
權威參考來源:
基波是物理學和信號處理領域的重要概念,其核心含義及相關信息如下:
基波指周期性振蕩中與最長周期相等的正弦波分量。例如,一個周期為$T$的複雜信號,其基波頻率為$f=1/T$,對應的正弦波即為基波。
對于周期信號$s(t)$,其傅裡葉展開式為: $$ s(t) = a0 + sum{n=1}^{infty} [a_ncos(2pi nf t) + b_nsin(2pi nf t)] $$ 其中$n=1$時對應基波分量,$ngeq2$為諧波分量。
提示:不同領域對基波的具體應用存在差異,需結合上下文理解。更多技術細節可參考電子工程類教材或信號處理專著。
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