假设有一个通信系统,它可以管理高达 4 MHz 的采样频率(由软件提供)。系统能否处理最大频率超过 2 MHz 的信号?因为根据采样定理sampling frequency > 2*maximum frequency。
采样频率的含义?
信息处理
离散信号
信号分析
数字通讯
采样
连续信号
2022-02-08 00:40:24
3个回答
可能没有,但是……也许。经典的采样定理经常被错误陈述:如果连续信号是带限的,如果采样频率是其最大频率的两倍,它可以准确地恢复(理论上)。
但是,在某些情况下,如果我们有更多信息,可以在奈奎斯特极限以上恢复信号,因为在恢复过程中可能会出现歧义:
- 有限时间信号不能严格限带,但处理可以承受少量失真,
- 一些带限信号可以用大约两倍的带宽(而不仅仅是最大频率的两倍)来恢复。
- 还有更通用的采样定理(例如:您是否同时采样信号的导数),但也涉及更多。
一般来说,上述可能性在传统的硬件或软件中是无法实现的。
奈奎斯特没有这么说。Nyquist-Shannon 采样定理说,无论信号的中心频率在哪里,采样率都渐近地接近信号带宽的两倍。所以你关心信号的宽度,而不是它的最大频率。
但是,如果您在与带宽有关的一个方向上弄错了表达式,那么在与采样频率有关的另一个方向上您就弄错了。 仅在您的收集时间为无限时为真。如果你想在宇宙消亡之前得到你的结果,那么不仅,而且对于一些期望的不超过延迟,,其中。
上面表达式中的有点松散,但它会在 1 以上,这取决于其他因素。这些因素主要与您可以承受多少混叠有关,但它们也与您可以将多少复杂性放入重构滤波器中有关。
这就是为什么发烧友想要以 192kHz 采样音乐的原因,尽管人类听觉的官方上限是 20kHz。虽然在大多数情况下,我对只想要浸在液氮中的巨型扬声器电缆的人没有耐心,但他们对采样率部分是正确的。
如果您有一个频率高于奈奎斯特频率的纯音信号,它不会“消失”,它看起来像是具有不同的频率(奈奎斯特周围的镜像)。这称为混叠。如果它恰好在奈奎斯特,如果你的采样碰巧碰到过零,它可能会消失。对于频率与您的采样率或 1 1/2 等相同的音调也是如此。所以就像其他答案所说的那样,对您的信号有一点额外的了解,仍然可以准确地解释您的信号。这是为了纯音。
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