对单位阶跃函数进行采样

信息处理 采样
2022-02-05 04:21:13

我有以下两个有关单位阶跃函数的相关问题。

1-我想对以下信号进行采样。t=0 时的样本值是多少?信号从 0 变为 1 需要 0 时间。所以我很困惑 t=0: 0 或 1 时的样本值应该是多少?

2-该信号具有无限带宽(该信号在现实世界中是不可能的,因为所有物理系统都需要一定的时间来改变它的值,但这里的值在 0 时间内改变)。它在离散域中的对应物是什么(同样具有无限带宽)。

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2个回答

严格来说,您不能“正确”采样单位阶跃函数。零长度过渡需要无限带宽,这违反了样本定理。为了对其进行采样,您需要选择一个采样率,这隐含地确定了带宽。

您当然可以用 1 和 0 填充缓冲区,但如果您要通过 DAC 转换器将其流式传输,您会发现结果不是单位步长,而是带宽有限,转换是有限的,并且可能存在一些在过渡区域周围响起。

在实践中,您可以通过选择足够高的采样率和/或通过适当降低理想单位步长来近似单位步长。这可以通过例如积分低通滤波器的脉冲响应来完成。这实际上取决于您的应用程序以及您打算用它做什么。

1-) 理想阶跃函数在 t = 0 处的值收敛到f(0)+f(0+)2如果您从傅立叶变换的角度处理问题,则为 0(请参阅不连续函数的傅立叶变换)。

2-) 离散时间的类比函数仍然是一个单位步长,定义为:

u[n]={0if n < 01if n >= 0

无限频率的概念不能传达给离散时间表示。在离散时间中,频率由复指数序列而不是连续复指数函数表示。对于高于离散时间采样率 1/2 的频率,复指数序列不是唯一的,因此您的频率范围仅限于[0,fs2], 在哪里fs是您的采样率。

有关更详细的讨论,请参阅采样理论、奈奎斯特频率和离散傅里叶变换的讨论。