相位

物理学术语

相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。当信号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360° 。

基本概念

相位常应用在科学领域，如数学、物理学等。

在函数y=Acos(ωx+φ)中，ωx+φ称为相位。

在交流电中，相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零。在三角函数中2πft相当于弧度，它反映了交流电任何时刻所处的状态，是在增大还是在减小，是正的还是负的等等。因此把2πft叫做相位，或者叫做相。

相位噪声

相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示，是频率域的概念。相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比，表现为载波相位的随机漂移，是评价频率源（振荡器）频谱纯度的重要指标。相位噪声实际上描述了载波频率（相位）的短期稳定性，是由于系统内各种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。在频域中，相位噪声表现为载波频谱周围的边带噪声，它反映了信号波形的短期不稳定度。相位噪声越小，信号的频谱纯度越高，频率稳定性越好。

相位噪声的计算公式是：PN(f) = PN0 + 10log(f/f0) + 10log(Δf/BW)。

在这个公式中，PN(f) 表示相位噪声，PN0 是带外信号强度，f 是信号频率，f0 是带外信号频率等级，Δf 是噪声带宽，BW 是原始信号带宽。这个公式可以用来估算在不同频率和带宽条件下的相位噪声水平。

如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=f0处。但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。

相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。

相位差

两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和交流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。

加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位，或者叫做反相。

简谐运动中的相位差：如果两个简谐运动的频率相等，其初相位分别是φ1，φ2。当φ2>φ1时，他们的相位差是

△φ=(ωt+φ2)-(ωt+φ1)=φ2-φ1

此时我们常说2的相位比1超前△φ。

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