1. 위상(Phase,位相) 이란?
ㅇ 파동을 특징짓는 주요 량(진폭,주파수,위상 등) 중 하나로써,
- `세기 (진폭)` 또는 `주기적인 진동 횟수/변화 (주파수)` 가 아니고,
- `동일 주파수에서 시간차/편위/어긋남` 등을 표현하는 양(量) 임
※ 다만, 같은 주파수(주기)가 전제되지 않으면, 위상 언급은 무의미함 (★)
ㅇ 위상의 단위 : 라디안(Radian) 또는 일반 각도(˚)
2. 위상 기초 용어 : 위상 각(Phase Angle), 초기 위상(Initial Phase), 위상(Phase) 등
※ 동일 주파수(주기)의 파동들 간에 비교 가능한 수단으로,
- 시간적 위상은, 시간적으로, 선행, 지연을,
- 공간적 위상은, 거리 이동에서, 앞선, 뒤진 정도를 나타냄
ㅇ (시간,공간 모두 고려)
- cos θ = cos (kx - ωt + Φ)에서,
- θ : `각도(angle)` 또는 `위상 각(phase angle)` 또는 `위상(phase)`
- Φ : 위상차/위상편이/위상천이/위상변동(Phase Difference,Phase Variation,Phase Shift)
. 통상, 위상차 Φ 만을 가리켜 `위상(phase)` 또는 `위상각(phase angle)`이라 함
ㅇ (시간 만 고려)
- cos θ = cos (ωt + Φ)에서,
- ωt = 2πft = (2π/T)t : 시간 주기성을 갖는 라디안 위상각 변화량
. t : 진행 시간, ω : 각주파수(Angular Frequency), T : 시간주기(Temporal Period)
- t=0 에서의 Φ : `초기 위상(initial phase)` 또는 `영 위상점`
. 진행 시간에 따른 초기 위상 차이
ㅇ (공간 만 고려)
- cos θ = cos (kx + Φ)에서,
- kx = (2π/λ)x : 길이 주기성을 갖는 라디안 위상각 변화량
. x : 진행(이동) 거리, k : 파수(Wave Number), λ : 공간주기인 파장(Wavelength)
- x=0 에서의 Φ : `초기 위상(initial phase)` 또는 `영 위상점`
. 진행 거리에 따른 초기 위상 차이
※ [단위]
- θ,Φ,ωt,kx 모두가 무 차원인 라디안 각도로써 단위를 나타냄
- 한편, 개별 량(量)인 ω,t,k,x는 차원 있는 단위를 갖음 : ω(rad/sec),t(sec),k(rad/m),x(m)
3. 위상 관련 용어 : (시간,공간 모두 고려한 경우)
※ (例 : 물리적인 파형, 전자기파, 빛, 음파 등)
ㅇ 위상속도 (Phase Velocity), 군속도 (Group Velocity) : [meter/sec]
ㅇ 위상정수 (Phase Constant)
- 파동이 진행한 단위길이당 위상변화량 [ rad/meter ]
※ 한편, 시간,공간을 따라 움직이는/변하는 파형(파동) 형태식은, ☞ 파동함수,파동방정식 참고
4. 위상 관련 용어 : (시간 만 고려한 경우)
※ (例 : 전기적인 파형, 전압, 전류 등)
ㅇ 순시위상 (Instantaneous Phase) 및 위상편이 (Phase Deviation) / 위상천이 (Phase Shift)
- 일반적인 정현파 신호 표현식에서,
. 순시 위상 : θi(t) = 2πfct + Φ(t)
. 위상 편이 : 시간적으로 변하는 위상 변동분 Φ(t)
* 例)
. 1차 RC 위상천이 회로 : RC 위상 지연 회로
. 위상천이를 이용한 변조 : 위상천이변조 (PSK)
. 입력 주파수,진폭은 그대로 유지하면서, 위상 변화 (시간 이동) 만을 발생시킴 : 위상천이기
ㅇ 진상 (lead), 지상 (lag), 동상 (in phase)
- 위상이 앞서면, 진상 (進相, lead) ☞ 진상회로
- 위상이 뒤지면, 지상 (遲相, lag) ☞ 지상회로
- 같은 위상이면, 동상,동위상 (同相, in phase) 이라고 함
* 일치된/고정된 위상 관계를 갖게 함 ☞ 위상동기 참조
* 의도적인 위상 천이를 갖게 함 ☞ 위상천이회로, 위상보상기 참조
ㅇ 90˚ 위상차가 나는 직교성 ☞ 직교 위상 참조
- in-phase (동 위상), quadrature (직교 위상)
ㅇ 최소 위상 및 비최소 위상
* 전달함수의 영점(Zero)이 복소평면 상의 위치에 따라,
- 최소 위상 : 모든 영점(Zero)이 s 평면 좌반부 또는 jω축상에 있음
- 비최소 위상 : s 평면 우반부에 영점이 하나라도 있는 경우
ㅇ 선형 위상(Linear Phase) 및 비선형 위상
- 입력,출력의 위상 차이가 신호의 주파수에 선형 비례 ☞ `이상적인 무왜곡 전송` 참조
- 입력,출력의 위상 차이가 신호의 주파수에 비선형적 ☞ `위상왜곡` 참조
ㅇ 전력계통에서 단상, 3상
- 단상 (Single Phase) : 1개의 전압원(전압 파형) 만을 갖는 교류
- 3 상 (Three Phase) : 크기 및 주파수가 같은 3개의 전압원(3상의 전압 파형)을 갖으나,
위상이 1/3 주기(120˚)씩 떨어진 교류
ㅇ 복소수에 의한 위상 표현 방법 : 페이저(Phasor)
- 정현파적 신호를 편리하게 나타낼 수 있는 복소수 표현 ☞ 페이저 참조
ㅇ 주기적인 신호의 위상변동에 의해 나타나는 현상들 ☞ 지터 원더 슬립 등 참조
- 원치않는 어긋남의 척도