Question

频谱混叠

什么是频谱混叠

Answer 1

1. 解释：频率混叠现象是由于采样信号频谱发生变化，而出现高、低频成分发生混淆的一种现象。抽样时频率不够高，抽样出来的点既代表了信号中的低频信号的样本值，也同时代表高频信号样本值，在信号重建的时候，高频信号被低频信号代替，两种波形完全重叠在一起，形成严重失真。

2. 说明：频率混叠是数字信号处理中的一个重要概念，它是数字信号处理中的特有现象，是数字信号中离散采样引起的。凡是等步长离散采样一定会产生频率混叠现象。频率混叠会产生假频率、假信号、会严重的影响测量结果。采样频率小于模拟信号中所要分析的最高分量的频率的2倍，就会发生。

混叠（英语：Aliasing），在信号频谱上可称作叠频；在影像上可称作叠影，主要来自于对连续时间信号作取样以数字化时，取样频率低于两倍奈奎斯特频率。

在统计、信号处理和相关领域中，混叠是指取样信号被还原成连续信号时产生彼此交叠而失真的现象。当混叠发生时，原始信号无法从取样信号还原。而混叠可能发生在时域上，称做时间混叠，或是发生在频域上，被称作空间混叠。

在视觉影像的模拟数字转换或音乐信号领域，混叠都是相当重要的议题。因为在做模拟-数字转换时若取样频率选取不当将造成高频信号和低频信号混叠在一起，因此无法完美地重建出原始的信号。为了避免此情形发生，取样前必须先做滤波的操作。

Answer 2

一个信号的最高频率比如是fmax,那它的频谱就是在-fmax~fmax之间有值。
对这个信号进行时域采样(就是取离散的点)，设采样率为fs。
有一个定理：对信号进行时域fs的 采样，信号的频谱就会在频域以fs为周期重复。
那么如果fs>=2fmax,可想而知，频域宽度为fs的频带内，是可以放得下一整个完整的频谱的，所以不会混叠
如果fs<2fmax,频域每间隔fs就会出现一个频谱，必定会有相邻的频谱叠在一起的情况，就是混叠

Answer 3

复频域频谱叠加到了一起