采样定理
根据上节的讨论,如果连续时间信号的频谱分量的最高频率Ωc超过Ωs/2,那么各周期延拓分量在频率轴上将发生频谱的混叠现象。换句话说,为了使采样后的样本能够不失真的重构原始信号,那么采样频率必须大于两倍于原始信号频谱的最高频率
物探数字信号分析与处理技术
将1/2Ωs称为折叠频率,或尼奎斯特频率,记为ΩN,Ωc是信号频谱的最高频率。因此我们可以得出一个重要的定理———采样定理:
一个连续信号,如果其最高频率成分为Ωc,则其采样频率Ωs必须大于(或等于)信号最高频率的两倍,或者说,离散信号频谱的折叠频率ΩN必须大于(或等于)信号的最高频率Ωc
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一般实际工作中,为了避免频谱混淆,采样频率总是选得比信号最高频率大两倍,一般选到三至四倍。同时为了避免高于折叠频率的杂散频谱进入采样器,造成频谱混叠,在采样以前常常加一个保护性的前置低通滤波器,滤掉高于Ωs/2的频率分量,通常称为去假频滤波器。
举例当连续信号的最高频率fmax为200Hz,采样频率fs为250Hz时,这时对200Hz的频率成分平均每周期采样不足两个,它造成了频谱的混淆,200Hz的频率分量折叠过来,混叠在50Hz的频率分量上。200Hz频率分量与50Hz频率分量有相同的采样点,因此造成了假频现象(图4-2-1),也就不能用离散信号的基带频谱 重构出原始信号了。
图4-2-1 假频现象
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