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如何證明采樣定理?
在模擬/數字信號轉換過程中,當采樣頻率fs不小於信號中最高頻率fmax的兩倍時,即fs》:= 2 fmax時,采樣後的數字信號完全保留了原始信號中的信息。
這怎麽可能呢?只有在壹個周期內對最高諧波采樣兩次,才能得到頻率相同的方波頻率。它沒有失真,但振幅發生了變化。因為采樣信號不壹定達到最高電平,所以無法確定原始信號的電平值...原始信號的電平值丟失。...
妳讀過奧本海姆的教科書,其中說特殊信號可以在這樣的離散收集後完全恢復。
我沒有仔細看妳的帖子。我不知道妳是否也懷疑不是所有的信號都可以恢復,例如雜亂和完全不規則的信號。確實如此。
但實際上,我們都面臨著滿足狄利克雷條件的三角諧波,因此它們總是可以被約化。
至於證明,任何信號與系統教科書都應該涉及到。簡而言之,信號乘法對應於頻譜偏移,如果偏移的頻譜重疊,則無法在不失真的情況下恢復。
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只有滿足狄利克雷條件,才能進行傅裏葉變換。
雖然承認任何函數都可以傅裏葉分解為簡諧函數,但采樣時並不采集簡諧函數的幅值和頻率。我知道它可以恢復,但振幅會失真。
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可以確定的是,如果是沖擊采樣,則具有不同振幅的那些采樣點的高度也相應地變化。
狄利克雷條件
我記得有三個條件。
具有有限個間斷點的絕對可積。妳還忘了什麽?
傅裏葉級數分析的條件:
當傅立葉提出傅立葉級數時,他堅持認為任何周期信號都可以展開成傅立葉級數。盡管這壹結論在當時引起了很大的爭議,但持不同政見者無法給出有力的不同論點。直到20年後(1829),德·雷切利才就這個問題給出了令人信服的答案。De Rychly認為,只有在滿足某些條件時,周期信號才能展開為傅裏葉級數。這壹條件被稱為德賴克利條件,其內容如下
(1)在壹個周期內,周期信號x(t)壹定是絕對可積的;
⑵在壹個周期內,周期信號x(t)只能有有限個最大值和最小值;
(3)在壹個周期內,周期信號x(t)只能有有限個不連續點,x(t)的函數值在這些不連續點上必須是有限的。
嗯,妳應該是說在某些地方,原始函數的振幅由於采樣而泄露了。
所以恢復起來不壹定是屎。
其實在時域上挺麻煩的。
如果在恢復期間在每個采樣點考慮理想情況,
當每個采樣點恢復時,該采樣點將成為固定函數。
如果是純理想狀態h(T)=(sin pit/T)/(pit/T),則每個采樣點都變成這個函數的形式,最大值就是采樣點的值。這個函數類似於余弦函數,它是波動的。在h(0)處,函數的最大值定義為1 |t|。波動越松弛,似乎余弦函數衰減,每個點都變成這樣。這個原函數是確定的。
當妳用數學方法寫的時候,
y【T】= x【n】sin【pi(T-nT)/T】/{【pi(T-nT)】/T }
x【n】是采樣信號T由采樣頻率確定的周期。
所謂的y【t】= x【t】
這個h(t)是理想“門函數”在頻域中的逆傅裏葉變換,也就是說他的傅裏葉變換是壹個門函數,但實際上不可能有理想的門函數。
其實我也不是特別懂這個東西的原理。如果從時間域來看,它是特別復雜的。壹般這個東西是從頻域做的,時域我也有所了解。
可能還有另壹個問題,就是會根據采樣規律對不同的信號進行采樣嗎?
如果不同的信號采樣相同,很明顯之前的壹切都有問題,合理的是不應該出現相同的情況
這個問題在頻域很好解釋,在時域我不太理解。關鍵是時域變成了無限正交信號的疊加,然後我們還要考慮基波處的采樣定理奈奎斯特頻率等等。
理解起來太麻煩了
當妳用數學方法寫的時候,
y【T】= x【n】sin【pi(T-nT)/T】/{【pi(T-nT)】/T }
x【n】是采樣信號T由采樣頻率確定的周期。
所謂的y【t】= x【t】
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我寫錯了。
y【t】= n從負無窮大到正無窮大的和x【n】sin【pi(t-nt)/t】/{【pi(t-nt)】/t }
帶寬有限的信號的傅立葉級數可以寫為
f(x)= A0+a1 * cos(x)+b 1 * sin(x )+...+a(T)* cos(Tx)+b(T)* sin(Tx)
由於帶寬有限,f(x)展開後只有上述2T+1項。
對於信號重建,上述系數A0、A1、B1、...,A(t)、B(t)應根據采樣點獲得。
只有2T+1個未知數。換句話說,只要知道上述系數,就可以完全重構信號。
這裏系數都是線性的,所以系數未知的方程是線性方程,每個采樣點可以給出壹個關於系數的線性方程。只要有2T+1個采樣點,就可以構造2T+1個方程。通過求解方程,可以確定2T+1系數。
因此,對於最高頻率為2pi/T的有限帶寬信號,只需要2T+1個采樣點,理論上可以完全重構信號。
這就是抽樣定理的基本思想和內容,就這麽簡單。
香農定理的嚴格證明不是這個,但這個可以解釋問題的本質。對於帶寬有限的信號,只需用其在基函數中生長的空間坐標來表示。