3.1.1 采样信号及其频谱

其中,Xs(t)表示采样信号;s(t)表示开关函数;x(t)表示原信号;

理想采样

理想开关函数:

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理想开关函数是一系列周期的冲击函数序列

理想采样过程:

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理想采样过程利用了冲击函数的筛选特性
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理想采样信号的傅里叶变换

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理想采样下,采样信号的傅里叶变换是原信号的傅里叶变换的周期延拓除以Ts
冲激串的傅里叶变换为另一个冲激串:
其中,为采样角频率。这说明在频域上,冲激串以为周期进行延拓。用周期信号的傅里叶变换推导很容易得到这个结论
通过上面的表达式不难发现,频域上的延拓的间隔就是

采样时产生的频率混叠

当采样频率过低时,频域上周期延拓的原信号彼此发生重叠,因此无法还原原信号的性质。
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临界频率:
无论是理想采样还是实际采样,当采样频率高于临界频率时,都不会发生混叠

采样频率无穷大,亦即 可以认为采样信号能够完整复现原信号。

总结:
时域上乘积,频域上卷积;
对冲击函数在频域上卷积就是平移

实际采样

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  • 开关函数s(t):在实际采样中,开关函数是周期延拓的门函数(门的宽度 很小)
  • 开关函数的傅里叶变换的包络线是Sa函数
  • 把时域上的采样过程(原函数✖一系列周期延拓的门函数)转化到复频域上冲激函数和原信号频谱的卷积——平移延拓
    • 复频域上,采样信号 的频谱 是原信号x(t)的频谱X(ω)频移加权叠加的结果,其加权系数为采样脉冲信号的傅里叶系数Sn
    • 对于理想采样,所有频率的权都是1/Ts
    • 对于非理想采样,这些权的包络线就是一个Sa函数
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