理论教育 从新角度出发,再认识采样定理

从新角度出发,再认识采样定理

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:线性空间知识在前面的傅里叶级数和傅里叶变换等推导中,似乎是万能灵药一样,所向披靡啊。不知对于采样定理还灵不灵?嘿,你别说,只要会用,一样能制服采样定理。或者,等价写成正交基首先根据坐标计算方法,把信号F(ω)在该组基下的坐标写出来为注意到,上面坐标表达式的分子其实是F(ω)的傅里叶变换在某个点的值。可以看到,我们从线性空间理论照样可以推导出采样定理,关键还是多观察、多思考,总是能有所收获。

从新角度出发,再认识采样定理

线性空间知识在前面的傅里叶级数和傅里叶变换等推导中,似乎是万能灵药一样,所向披靡啊。不知对于采样定理还灵不灵?嘿,你别说,只要会用,一样能制服采样定理。下面,大家一起来看看。

假设Fω)为角频率区间-W/2≤ωW/2上的信号(可以是“虚拟”频谱区间),记

ft)=978-7-111-42053-8-Chapter21-113.jpg-1{Fω)}不妨设978-7-111-42053-8-Chapter21-114.jpg。根据性质2-4,那它可以由正交基

来表示,其中978-7-111-42053-8-Chapter21-116.jpg。或者,等价写成正交基

首先根据坐标计算方法,把信号Fω)在该组基下的坐标写出来为

注意到,上面坐标表达式的分子其实是Fω)的傅里叶变换(仅仅是把常用的自变量t换成了ω)在某个点的值(当然,你也可以看成傅里叶逆变换的某个值)。记

那么,坐标表达式(C-62)的分子等于(www.daowen.com)

然而,根据傅里叶变换的“斜对称”性质,又可以得到

则,最后得到信号Fω)在该组基下的坐标为

那么,我们看到Fω)居然能由ft)的一系列离散点的值和一组基线性组合表示出来,离散点可以看成是通过采样得到的,看来有戏:

变换到时域信号ft),则

记2π/W=T,则

可以看到,信号ft)能由其上等间隔点fn子)与一组和ft)无关的信号联合重构出来,这就是采样定理的实质。似乎成功了?确实成功了!可以看到,我们从线性空间理论照样可以推导出采样定理,关键还是多观察、多思考,总是能有所收获

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