1、带通信号取样定理一个连续带通信号受限于 ,其信号带宽为 ,且有HLf, LHfB(1)km其中, , 为不超过 的最大正整数,由此可kffmLHLHff知,必有 。10则最低不失真取样频率 为minsf(2)kmBkffHs 122in证明:取样不失真的基本要求是样值序列的频谱各个谱块不重叠。这样就可以采用带通滤波器恢复原来的带通信号。可见从频域分析,证明直观、清晰。以下,分两步来证明。(1)先证明当 时的情况。由公式(1)和(2) ,有0mkBfH(3)s2min分析一个带通信号 ,其频谱为 ,如图 1 所示。txfXsfsf25.sf3sf4 sfsf25.sf3sf4fX0 fLHLH
2、II I sfsf2sf3sf4 sfsf2sf3sf40 ffssfsf2sf3sf4 sfsf2sf3sf40 ffXssf2sf20 f5. 5.fHsf25. sf25.fX0 fII I( a )( b )( c )( d )( e )图 1 带通信号 时的频谱图kBfH其中图(a)表示 的带通信号频谱,其特点是最高频率 为带宽的整tx Hf数倍 ,这里 ,图(b)表示采用 对带通信号 取样,而取样频率k5tsTtx,其中 的频谱为 。图(c)表示LHsfBf2tsTfs,其中实线表示频谱 I,虚线部分表示频谱 II,由图可见,ffXfss在这种情况下恰好使得 中的 I、II 频谱不
3、重叠。图(d)表示一个理想带fs通滤波器特性。图(e )表示经过理想带通滤波器后恢复的原始连续带通信号的频谱 。txfXf由图可见,若 ,则在 中的 I、II 频谱势必重叠,因而产生混Bs2fs叠现象。这说明带通信号的取样频率 是最低取样频率。若 ,在Bs2Bfs2理论上看是不必要的,但在实际上由于理想带通滤波器是不可能实现的,因此必须要留有一定的富余频带。(2)再分析 的一般情况,这时,可适当降低最低频率 ,显然0mLf它使信号带宽相应适当增大, ,并使它们仍满足公式LHLHfBf(3): 。BkfH再由公式(1) BkfmkBH可求得(4)k1由于 与 满足整倍数关系,则可利用公式(3)的结论,将公式(4)HfB代入(3)中,得(5)kmBfs12min定理得证。