Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова

В теории и технике сигналов широко используется теорема Котельникова (теорема отсчетов): если наивысшая частота в спектре функции Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru меньше, чем Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , то функция Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru полностью определяется последовательностью значений в момент времени, отстоящие друг от друга не больше чем на Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru секунд.

В соответствии с этой теоремой сигнал Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru ограниченный по спектру наивысшей частотой Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , можно представить рядом

Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

(3.1)

В этом выражении Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru обозначает интервал между двумя отсчетными точками на оси времени, а Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru -выборка функции Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru в момент времени Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru .

Представление функции Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru рядом иллюстрирует рис.3.10:

рис.3.1

Функция вида

Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru (3.2)

обладает следующими свойствами:

1. в точке Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , а в точках Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , где Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru - любое целое положительное или отрицательное число, отличное от Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

2. спектральная плотность функции Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru равномерна в полосе частот Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru и равна Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru .

Так как функция Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru отличается от Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru только сдвигом на оси времени на Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , то спектральная плотность функции Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

(3.3)

Ряд (3.1) точно определяет заданный сигнал Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru в точках отсчета, поскольку коэффициенты ряда есть сами выборки из функции, т.е. величины Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru .

Рассмотрим случай когда длительность сигнала Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru конечна и равна Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , а полоса частот равна Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru . При этом случае и определенных допущениях общее число независимых параметров (т.е. значений Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru ), которое необходимо для полного задания сигнала, очевидно будет Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

При этом выражении (3.1) принимает вид (при отсчете времени от первой выборки):

Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

(3.4)

Число Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru иногда называют числом степеней свободы сигнала Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru , а иногда и базой сигнала.

Энергию и среднюю мощность сигнала нетрудно выразить через заданную последовательность временных выборок.

Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru

Средняя за время Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru мощность непрерывного сигнала равна среднему квадрату выборки, число которых равно Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова - student2.ru .

Наши рекомендации