採樣定理:溝通連續與離散信號的橋梁

2021-02-19 信號處理那些事

採樣定理:溝通連續與離散信號的橋梁

  在討論採樣定理之前,首先給出採樣定理中涉及的基本概念,基本函數。這些基礎知識將在採樣定理中用到。

1 基本概念

  連續時間信號:自變量是連續可變的,且在自變量的連續值上,信號都有定義。

  離散時間信號:自變量僅在離散時刻點上取值,且信號僅在這些離散時刻上有定義。

  帶限信號:信號的帶寬為有限值,即當將信號

2 連續時間單位階躍函數

  單位階躍函數定義為

值得注意是,單位階躍函數在

  單位階躍函數的近似函數定義為

其中,

3 連續時間單位衝激函數

  連續時間單位衝激函數的近似函數定義為

相應的,連續時間單位衝激函數

由前述定義可知,單位衝激函數滿足:  連續時間單位衝激函數有一個很重要的性質,即:對於任意連續時間信號

  連續時間單位衝激函數

由衝激函數的性質可知,

由此可知,單位脈衝串函數是以

5  採樣定理

  採樣定理是極為重要和有用的。它主要解答如下問題:在什麼條件下,一個連續時間信號完全可以用該信號在等時間間隔點上的值或樣本來表示,並且可以用這些樣本值把信號全部恢復出來。

  當滿足採樣定理條件時,一個連續時間信號可以用一個離散時間信號表示,這樣數位訊號處理的各種算法均可使用。當對信號處理完後,可利用處理後的離散時間信號重新恢復出一個連續時間信號。這一過程就是目前的經典處理流程。

  對一個連續時間信號進行等間隔採樣,可採用這種方式進行表示:將連續時間信號

其中,

  由傅立葉變換性質可知,離散採樣信號


其中,

  綜上,採樣定理總結如下:

  設信號

  由採樣定理可知,連續時間信號經離散化後,相應的離散時間信號的頻率響應為周期函數,其周期為採樣頻率

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