【Derivation】采样定理证明
来源:互联网 发布:mac大智慧交易软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/01 20:31
- 时域采样定理
对连续信号进行等间隔采样形成采样信号,采样信号的频谱是原连续信 号的频谱以采样频率为周期进行周期延拓形成的。
设连续信号的最高频为
设计原理图
时域采样与频域分析
对一连续信号f(t) 进行理想采样可以表示为fs(t)=f(t)s(t)=∑n=−∞+∞f(nT)δ(t−nT)
其中fs(t)为f(t) 的理想采样,s(t) 为周期脉冲信号,即s(t)=∑n=−∞+∞δ(t−nT)
由频域卷积定理,fs(t) 的傅立叶变换为Fs(jw)=1T∑n=−∞+∞F[j(w−nΩ)]
其中Ω=2πT,F(jw)为f(t) 的傅立叶变换。
上式表明,Fs(jw)为F(jw) 的周期延拓。只有满足采样定理时,才不会发生频谱混叠混叠
在实际计算中,常采用如下等价的公式进行计算Fs(jw)=∑n=−∞+∞F(nT)e−jnΩt 信号复原
这里信号恢复是指由fs(t) 经过函数内插,恢复原始信号f(t) 的过程,
具体而言即f(t)=f(t)∗s(t)//求卷积
其中插值函数h(t)=TwcπSa(wct)
其中wc 为低通滤波器的截止频率。将fs(t) 和h(t) 代入恢复公式,即得f(t)=f(t)∗s(t)=h(t)=∑n=−∞+∞f(nT)δ(t−nT)TwcπSa(wct)=Twcπ∑n=−∞+∞f(nT)Sa(wct(t−nT))
上式即信号恢复的基本公式。
内插公式表明模拟信号f(t) 等于各采样点数值乘以对应内插函数的总和,只要采样频率高于信号频率的两倍,模拟信号就可以用它的采样值表示,而不丢失任何信息。
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