信號採樣與混疊

根據奈奎斯特採樣定理,當採樣頻率大於原始信號頻率的2倍時,可將原始信號成功還原。

可是~

當採樣頻率低於原始信號頻率的兩倍時,則原始信號會混疊到低頻區域(混疊到採樣頻率內),

混疊之後的信號頻率具體如何計算呢?

這裏直接給出公式結果,並以仿真驗證。fa表示混疊頻率,fs表示採樣頻率,f表示原始信號的最高頻。式中||表示求絕對值,式中(closest integermultiple of fs)表示整數倍於最接近原始頻率f的倍數

                                            

實際仿真來說明一下:(下圖兩個連續的正弦信號,分別連接零階保持器(Zero-Order Hold),最後接到頻譜分析儀(Spectrum Analyzer)上(Spectrum Analyzer需接離散信號,故將連續的正弦信號通過零階保持器進行離散化))

正弦信號的頻率分別爲1Hz,10Hz(模塊輸入爲角頻率,故乘2*pi),系統設置中採樣頻率爲7Hz,對應模塊設置如下圖:

                                                                    

經仿真,頻譜分析儀結果爲:

從頻譜圖可知採樣後的頻率主要分佈在1Hz和3Hz(離散序列的頻譜是連續的)。

3Hz=10-7;

好,接下來把10Hz改爲100Hz,頻譜結果如下:

從頻譜圖可知採樣後的頻率主要分佈在1Hz和2Hz。

2Hz=100-7*14。

進一步思考,如果採樣頻率不夠高,再進行平滑之類的濾波,結果應該還是會有高頻混疊噪音存在。

歡迎交流、討論~

 

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