sinc函数

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科创17
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从时域到频域

在对信号进行处理的过程中,我们经常使用傅立叶变换。傅立叶变换将信号从时域转到频域,便于分析和处理。

当采样脉冲的宽度越来越窄,采样后的信号具有的频谱宽度会越来越宽。在理论分析时,我们可以假设脉冲的宽度趋于0,也就是δ函数。这时候信号的频谱在频域上无限重复延展。

我们在还原信号的时候,只需要在频谱上做一个低通滤波,把那些延展出来的频率过滤掉,得到的就是原始的信号啦!

而根据傅立叶变换的性质,在频域上乘积,等价于在时域上的卷积。而低通滤波器,可以近似看为一个矩形函数。矩形函数的傅立叶变换(或者逆变换),则是Sinc函数。

所以,低通滤波的操作,又相当于把采样点和Sinc函数进行了卷积。采样点和采样点之间的曲线,也就自然而然地形成了。

是因为sinc信号在频域上是一个矩形窗。

一个连续时间信号经过理想取样后频谱会产生周期延拓。为了重建信号,就需要用低通滤波器把周期延拓产生的高频部分滤掉,只保留原来的基带频谱。这个低通滤波过程就是在频域上乘一个矩形窗。

频域中相乘对应时域中卷积;频域中的矩形窗对应时域中的sinc信号。

所以在时域上重建信号就是要把采样后的信号与sinc信号进行卷积。这个卷积运算化简一下就是所谓的取样内插,内插函数便是sinc函数。

根据采样信号重建信号需要通过一个低通滤波器

采样信号

截止频率为wc的低通滤波器的时域为

重建过程
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