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什么是理想重建滤波器?


什么是数据重建?

数据重建定义为从采样信号xs(t)中获得模拟信号x(t)的过程。数据重建也称为插值

采样信号由下式给出:

xs(t)=x(t)n=δ(tnT)

xs(t)=n=x(nT)δ(tnT)

其中,δ(tnT) 除了在时刻 *t = nT* 外均为零。一个假设为线性时不变的重建滤波器具有单位冲激响应 h(t)。重建滤波器的输出由卷积给出:

y(t)=n=x(nT)δ(knT)h(tk)dk

通过重新排列积分和求和的顺序,我们得到:

y(t)=n=x(nT)δ(knT)h(tk)dk

y(t)=n=x(nT)h(tnT)

理想重建滤波器

理想重建滤波器用于从采样信号构建平滑的模拟信号。如果信号 x(t) 以高于奈奎斯特采样率的频率进行采样,并且采样信号 xs(t) 然后通过一个理想重建滤波器(或理想低通滤波器),带宽大于 fm(这是信号中存在的最大频率),但小于 (fsfm),并且带通幅度响应为 T,则滤波器的输出为 x(t)。理想重建滤波器的带宽取为 0.5 fs

因此,理想重建滤波器的传递函数由下式给出:

H(f)={T for |f|<0.5fs 0 otherwise

理想重建滤波器的框图如图所示。(此处应插入图片)

理想重建滤波器的冲激响应由下式给出:

h(t)=0.5fs0.5fsTej2πftdf

h(t)=T[ej2πftj2πt]0.5fs0.5fs=Tj2πt(ejπfstejπfst)

h(t)=1πfst(ejπfstejπfst2j)=sinπfstπfst

h(t)=sinc(fst)

将冲激响应的值代入重建滤波器输出的表达式中,我们有:

y(t)=x(t)=n=x(nT)sincfs(tnT)

x(t)=n=x(nT)sinc(tTn)

因此,很明显,可以通过对以样本时间为中心的 sinc 函数对每个样本进行加权并求和来重建原始信号。理想重建滤波器是非因果的,其冲激响应不是有限的。因此,它不能用于实时应用。

更新于:2022年1月5日

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