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2.2,2.3 低通、帶通訊號取樣

本文引自《數字訊號處理 Richard.G.Lyons》

2.2低通訊號取樣

訊號x(t)是頻寬受限的,頻寬受限只是說在±BHz頻帶外的訊號能量低於系統的靈敏度。時域訊號x(t)稱之為低通訊號,因為它的頻譜能量集中在低頻。倘若x(t)是一個電壓訊號,它通過同軸電纜接到模擬頻譜分析儀的輸入端,在頻譜儀上的螢幕上只能夠看到正頻率部分(即0Hz到+BHz)的頻譜能量。然而,在離散訊號分析時,實訊號的頻譜是雙邊的,正頻率和負頻率都有頻率能量。
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注意:本節聯絡2.1節混疊:訊號的頻率模糊性。
2.1節的圖其實最高頻率的範圍剛好是滿足1/2的Fs。符合來奎斯特定理.
上圖中,(a),本來是一個連續訊號,只能夠用連續訊號的數學表示式來表示,一旦經過AD取樣過後用數字機器來表示了,就會發生週期延拓。(也就是說我們沒法判斷原來的連續訊號的頻率,這一點在2.1節有講,離散化後,沒法確定原來連續訊號的頻率)。(b)正是離散化後,發生了延拓。
在實際的模數轉換中,為了保證頻譜延拓後,不發生(c)圖的混疊現象,Fs總是要比2B大,這就是非常著名的來奎斯特准則。
那麼什麼是混疊呢?
在陰影混疊區域,頻譜的離散取樣值已經不能再用來準確地表示原始輸入訊號,
陰影區域的資訊已經被破壞,把混疊區域內的幅度標記為陰影曲線,因為我們並不能確切地知道發生混疊時候的幅度會怎樣。比如,一個正弦訊號,剛好2倍取樣,正好在高低兩個點,如果小於2倍了,右邊的點將後移一點,導致我們無法判斷中間的幅度資訊。


另外,由於我們的頻譜資訊在低通2B範圍以內,所以在進行AD取樣時候,會加一個抗混疊模擬低通濾波器,濾除去高頻的噪聲,防止目標訊號在頻譜延拓後發生混疊。
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2.3帶通訊號取樣

____ 帶通取樣技術不僅僅降低了對模數轉換器的速度要求,使其低於傳統的低通取樣的速度要求,而且減少了對連續訊號的等間隔取樣而生成的數字儲存的需求。
____帶通取樣這一術語表示的是對中心頻率大於0Hz的連續訊號進行取樣,在不同的文獻中有不用的名字,如:中頻取樣、諧波取樣、子奈奎斯特取樣和欠取樣,在帶通取樣中,我們更關心的是他的頻寬,而不是他的最高頻率。要注意的是,訊號的負頻率是正頻率的映象(當然這是對於實訊號來說)
____好奇的人會問:我們還能以某一個更低的速率進行取樣並不保證頻譜不混疊嗎?答案是肯定的.
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簡單來說,取樣頻率過大,與前面一個產生混疊,取樣頻率過小,與後一個產生混疊
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