采样定理 数字化的重要理论:带通采样定理

奈奎斯特采样定理
带限信号以不低于信号最高频率两倍的采样率等间隔采样,得到的时间离散采样信号可以准确确定原始信号。奈奎斯特采样定理已经过数学证明,这里就不详细给出了。这里有一个简单的插图。

采样定理 数字化的重要理论:带通采样定理


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带通采样定理的基础
奈奎斯特采样定理讨论了频谱分布在(0,fH)上的基带信号的采样问题。但对于雷达接收机来说,接收的信号大多是调制的射频信号,射频信号的频率上限远高于基带信号,但分布在(fL,fH)的有限范围内。虽然奈奎斯特采样可以以最高频率的两倍执行。
但是很快就会发现,当最高频率远大于信号带宽B时,按照奈奎斯特采样率采样的话,采样率会很高,但是信号带宽不一定很宽,所以在现实中很难实现A/D。此时,低通采样定理已经不能满足实际要求,导致了带通采样的应用。

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带通采样的限制条件
使用带通采样定理的前提是只允许信号存在于一个频段,不允许信号同时存在于不同的频段,否则会造成信号混叠。
如下图所示,为了满足这个条件,可以采用跟踪滤波器,即采样前滤波。这种跟踪滤波器被称为抗混叠滤波器。

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带通采样理论的应用大大降低了所需的采样频率,为后续的实时处理奠定了基础。另外,在对高频射频信号进行采样时,如果采样频率设置得太低,不利于提高采样量化的信噪比。
【采样定理 数字化的重要理论:带通采样定理】因此,如果可能,带通采样频率应选择尽可能高,以使瞬时采样带宽尽可能宽。

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