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模拟角频率 模拟域频率 和数字角频率 采样频率的关系

时间:2023-10-19 07:17:06

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模拟角频率 模拟域频率 和数字角频率 采样频率的关系

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模拟域频率():单位Hz,表示每秒内信号变化的周期数(1秒内转的圈数)

模拟角频率():单位rad/s,取值范围:0<<,没有周期性,表示每秒内转动的弧度之和。公式:

我们在初高中学习是通常用表示正弦波函数,这种是错误的表达方式,应该是表达方式,对于正弦波周期:,而我们在实际应用中通常用频率表示,使用频率的好处反映了实际系统的工作情况,从0<<,反映了实际模拟信号振荡速度的快慢。由,可知。正弦信号和余弦信号实际上是绕圆周运动的点在x轴和y轴上的投影。

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采样频率 ():物理意义:每秒钟从信号中采集的信号点的个数(单位时间内采样的点数)

数字角频率():单位rad,归一化角频率,取值范围:,周期为。相邻两个采样点之间的弧度。数字角频率也叫归一化数字角频率,公式:

中相位变化一个周期(2π)所需的时间为T,那么模拟角频率定义成。对于该正弦信号,采样之后变成了一个离散的数字序列,此时再考虑多少时间走完一个周期已经没有意义,而是过了间隔N相位刚好变化一个周期,因此数字角频率推导出为,正弦信号则为。既然N是由对应一段时间T采样而来,那么 (为采样率)

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由,,可得

由,,可得

由,,可得

由,可得

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。简单来说,数字角频率ω是模拟角频率Ω对于采样率fs的归一化,这是数字角频率ω的核心要义。

对应两个数字频率完全相同的信号,其模拟频率未必相同,因为这里还要考虑采样频率

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对应奈奎斯特抽样定律,抽样频率大于2倍频谱最高频率时,信号的频谱无混叠。即,例如,对于20Hz到24KHz的数字滤波器,其采样频率必须大于48KHz,才能得到采样后的频谱不发生混叠。

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归一化频率():在采样过程中,信号频率最高值为的一半,在频谱图上表现为[-0.5,0.5],即是取值范围,这就是归一化过程。公式:

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