时域、频域采样定理

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白露饮尘霜17
2022-06-28 · TA获得超过1.2万个赞
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时域采样定理
描述时域离散信号和模拟信号的关系;




采样频率要大于模拟信号最高频率的两倍,否则会在频域产生混叠现象。
即要求:

频域采样定理

在单位圆上的 点等间隔采样 的 点 IDFT 是原序列 以 为周期的周期延拓序列的主值序列。
如果序列 的长度为 ,则只有当频域采样点数 ,才有下式成立:

即可由频域采样 恢复原序列 ,否则产生时域混叠现象。

用DFT对连续信号进行谱分析 :

其中 是模拟信号截断的长度; 是采样点数; 为采样频率; 是频谱的采样间隔,称之为 频率分辨率
通过对连续信号进行采样并进行DFT再乘以 (采样间隔 ),近似得到模拟信号频谱的周期延拓函数在第一个周期 上的 点等间隔采样。显然,采样间隔 越小,离散谱越接近实际的连续谱。 ,所以: 。增加观察时间 可以提高频率分辨率。
由于 看不到 全部频谱特征,而是只看到 个离散采样点的谱线,这就是 栅栏效应
当 持续时间无限长,要对其进行截断处理,所以会产生所谓的截断效应,从而谱分析会产生误差。

栅栏效应 : 点DFT是在频率区间 上对时域离散信号的频谱进行 点等间隔采样,在采样点之间的频谱是看不到的,就好比在个栅栏缝隙中观看信号的频谱情况,可能会漏掉大的频谱分量。可以加大模拟信号的截断长度,增加频率分辨率来减少这种效应。可以在原序列后添0,在进行DFT。

截断效应 :实际中的序列 看无限长,想要使用DFT对其进行谱分析,对信号进行截断后,会有以下两种影响:
(1)泄露:离散谱线会展宽,频谱模糊,分辨率降低。(主瓣)
(2)谱间干扰:主谱线两边会出现很多旁瓣,引起不同频率分量的干扰。(旁瓣)
可以通过增加窗函数长度 使泄露减小,增加频率分辨率,但旁瓣不会改变;
通过改变窗函数形状进行缓慢截断,减小谱间干扰。二者往往矛盾存在。

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