DSP系統(tǒng)中的抽取和插值
發(fā)布時(shí)間:2008/12/18 0:00:00 訪問次數(shù):748
如果在aid轉(zhuǎn)換之后,可以在一個(gè)非常窄的頻帶(通常是低通或帶通)中找到有用的信號,那樣就可以合理地利用低通或者帶通濾波器進(jìn)行濾波,從而降低采樣速率。向下采樣前的窄帶濾波器通常稱之為抽取器。1濾波、向下采樣和以及對頻譜的影響請參閱圖1。
圖1 信號的抽取
我們可以把采樣速率降低到稱之為“奈魁斯特速率”的極限,也就是說為了避免出現(xiàn)假信號,采樣速率必須高于信號的帶寬。低通濾波器的假信號如圖2所示。假信號是不可修補(bǔ)的,所以必須不惜任何代價(jià)消除假信號。
圖2 無混疊抽取和有混疊抽取的情形
對于帶通信號而言,有用頻帶必須落在完整的頻帶之內(nèi)。如果£是采樣速率,r是所要的向下采樣因數(shù),則有用帶寬必須落在:
如果不這樣的話,即使采樣速率高于奈魁斯特頻率,也還是有可能由于來自負(fù)頻帶的“復(fù)制”而出現(xiàn)混疊,如圖3所示。
圖3 整數(shù)頻帶的擾亂
提高采樣速率可以起到一定的作用,例如:在d/a轉(zhuǎn)換過程中,典型的d/a轉(zhuǎn)換器在輸出位置采用一階采樣-保持,生成階梯狀輸出函數(shù)。這可以利用模擬1/sinc(x)補(bǔ)償濾波器進(jìn)行補(bǔ)償,但是在大多數(shù)情況下采用數(shù)字的解決方案會更加有效。在數(shù)字域中,我們可以采用一個(gè)擴(kuò)展器和一個(gè)附加濾波器來獲得需要的頻帶。從圖4中可以看到引入的零點(diǎn)生成了基帶頻譜的額外副本,后者必須在信號進(jìn)入d/a轉(zhuǎn)換器處理之前消除。插值2越多,輸出信號也就越光滑,請參閱圖5。
圖4 插值示例
圖5 d/a轉(zhuǎn)換(a)低采樣過密、高遞降(b)高采樣過密、低遞降
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來源維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
如果在aid轉(zhuǎn)換之后,可以在一個(gè)非常窄的頻帶(通常是低通或帶通)中找到有用的信號,那樣就可以合理地利用低通或者帶通濾波器進(jìn)行濾波,從而降低采樣速率。向下采樣前的窄帶濾波器通常稱之為抽取器。1濾波、向下采樣和以及對頻譜的影響請參閱圖1。
圖1 信號的抽取
我們可以把采樣速率降低到稱之為“奈魁斯特速率”的極限,也就是說為了避免出現(xiàn)假信號,采樣速率必須高于信號的帶寬。低通濾波器的假信號如圖2所示。假信號是不可修補(bǔ)的,所以必須不惜任何代價(jià)消除假信號。
圖2 無混疊抽取和有混疊抽取的情形
對于帶通信號而言,有用頻帶必須落在完整的頻帶之內(nèi)。如果£是采樣速率,r是所要的向下采樣因數(shù),則有用帶寬必須落在:
如果不這樣的話,即使采樣速率高于奈魁斯特頻率,也還是有可能由于來自負(fù)頻帶的“復(fù)制”而出現(xiàn)混疊,如圖3所示。
圖3 整數(shù)頻帶的擾亂
提高采樣速率可以起到一定的作用,例如:在d/a轉(zhuǎn)換過程中,典型的d/a轉(zhuǎn)換器在輸出位置采用一階采樣-保持,生成階梯狀輸出函數(shù)。這可以利用模擬1/sinc(x)補(bǔ)償濾波器進(jìn)行補(bǔ)償,但是在大多數(shù)情況下采用數(shù)字的解決方案會更加有效。在數(shù)字域中,我們可以采用一個(gè)擴(kuò)展器和一個(gè)附加濾波器來獲得需要的頻帶。從圖4中可以看到引入的零點(diǎn)生成了基帶頻譜的額外副本,后者必須在信號進(jìn)入d/a轉(zhuǎn)換器處理之前消除。插值2越多,輸出信號也就越光滑,請參閱圖5。
圖4 插值示例
圖5 d/a轉(zhuǎn)換(a)低采樣過密、高遞降(b)高采樣過密、低遞降
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