取樣定理

取樣定理

為了實現數字通信或數位訊號處理,需要從原來的連續(模擬)信號x(t)獲得相應的離散序列x(n),需要將x(t)每隔T秒進行“取樣”,方法是將x(t)乘上一個每隔T秒出現的衝激函式(周期性衝激函式),就獲得了原連續信號每隔T秒的值x(nT).即
∞ ∞
xs(t)=x(t)Σδ(t-nT)=Σx(nT)δ(t-nT)
n=-∞ n=-∞
取樣定理指出:如果x(t)是一個“頻帶有限”信號,就是它的頻譜限制在0到fm的範圍內(fm是這個信號所含有的最高頻率),那么當取樣間隔T≤1/2fm時,就可以用一個“理想低通濾波器”恢復原連續信號x(t)。
取樣定理論述了在一定條件下,一個連續信號完全可用離散樣本值表示。利用這些樣本值可恢復原信號。
取樣定理為連續信號與離散信號間的轉換提供了理論依據。

一.信號的取樣

取樣:
用取樣脈衝序列s(t)從連續信號f(t)中“抽取”一系列離散樣本值的過程;得到的離散信號稱取樣信號fs(t)。它是對信號進行數字處理的第一個環節。
需解決的問題:Fs(jω)與F(jω)的關係、由fs(t)能否恢復f(t)?

1.理想取樣(周期單位衝激取樣)

f(t)←→F(jω) (–ωm< ω<ωm)>
s(t)←→S(jω)
fs(t)←→Fs (jω)

2.衝激取樣信號的頻譜

畫fS(t)的頻譜時,當ωS≥2ωm 時,其頻譜不混疊,故能設法(如低通濾波器)從FS(j)中取出F(j),即從fS(t)中恢復原信號f(t); 否則發生混疊.

二.時域取樣定理

一個頻譜在區間(-m,m)外為0的帶限信號f(t),可唯一地由其在均勻間隔Ts [Ts≤1/(2fm)] 上的樣點值f(kTs)確定。

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