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【概念】訊號頻率、取樣

一、頻率、相位

1、頻率

物質在1s內完成周期性變化的次數。

f=1/T

eg:
1s做了50次週期性變化,頻率為50Hz。


2、相位

相位是對於一個波,特點的時刻在它迴圈中的位置:一種它是否在波峰、波谷或他們之間某點的標度。

描述波形變化的度量。

通常以度為單位,也稱為相角。

當訊號波形以週期的方式變化,波形迴圈一週即為360度。

函式y=Acos(ωx+φ)中,ωx+φ稱為相位。


3、初相

上式x=0時函式y的相位稱為初相。


4、高頻和低頻

按照電氣和電子工程師學會(IEEE)制定的頻譜劃分表,

低頻頻率為30~300kHz,

中頻頻率為300~3000kHz,

高頻頻率為3~30MHz,

頻率範圍在30~300MHz的為甚高頻,

頻率範圍在300~1000MHz或更高的為特高頻。

相對於低頻訊號,高頻訊號變化非常快、有突變;

低頻訊號變化緩慢、波形平滑。

5、最高頻率分量

訊號與系統中處理的訊號,比如三角波和方波,大多數都是由很多不同幅度不同頻率的正弦訊號分量疊加組成的,最高頻率分量就是指這些正弦訊號的最大的那個頻率.。


二、取樣

1、取樣點數

取樣點數是一次向pc傳送的資料量包含的點數,取樣點數決定了每次傳到pc內的資料量。
比如點數設為1000,pc內會開闢初始大小1000的buffer(buffer大小可以自己改),每採1000點往pc傳一次。
程式每次從buffer讀1000點進行處理。
所以如果你每次處理需要更多資料,可以增加取樣點數。


2、取樣頻率(HZ)

取樣頻率,也稱為取樣速度或者取樣率(SPS),定義了每秒從連續訊號中提取並組成離散訊號的取樣個數。

如果取樣頻率是1000,則代表它每秒鐘採1000個點,如果取樣點數為100,則每秒鐘向PC機傳送10次。

如果取樣頻率為 1000,取樣點數也設為 1000,資料的更新率是1次/每秒。
如果取樣頻率為 1000,取樣點數也設為 100,資料的更新率是10次/每秒。



3、取樣頻率與訊號頻率的關係

根據奈奎斯特理論,只有取樣頻率高於原始訊號最高頻率的兩倍時,才能把數字訊號表示的訊號還原成為原來訊號。


4、擴充套件資料

取樣定理,又稱夏農取樣定理,奈奎斯特取樣定理,是資訊理論,特別是通訊與訊號處理學科中的一個重要基本結論。

取樣是將一個訊號(即時間或空間上的連續函式)轉換成一個數值序列(即時間或空間上的離散函式)。

取樣定理指出,如果訊號是帶限的,並且取樣頻率高於訊號頻寬的兩倍,那麼,原來的連續訊號可以從取樣樣本中完全重建出來。

帶限訊號變換的快慢受到它的最高頻率分量的限制,也就是說它的離散時刻取樣表現訊號細節的能力是有限的。


如果訊號的頻寬是100Hz,那麼為了避免混疊現象取樣頻率必須大於200Hz。

取樣間隔的選擇和訊號混淆:對模擬訊號取樣首先要確定取樣間隔。如何合理選擇△t 涉及到許多需要考慮的技術因素。
一般而言,取樣頻率越高,取樣點數就越密,所得離散訊號就越逼近於原訊號。但過高的取樣頻率並不可取。

對固定長度(T)的訊號,採集到過大的資料量(N=T/△t),給計算機增加不必要的計算工作量和儲存空間;
若資料量(N)限定,則取樣時間過短,會導致一些資料資訊被排斥在外。
取樣頻率過低,取樣點間隔過遠,則離散訊號不足以反映原有訊號波形特徵,無法使訊號復原,造成訊號混淆。

/*******相與枕藉乎舟中,不知東方之既白*******/