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奈奎斯特频率

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  • 颁布功夫:2013/9/28 14:00:51
  • 作者:AnyWay中国

概述

  奈奎斯特频率(Nyquist frequency)是离散信号系统采样频率的一半 , ,,, ,因哈里·奈奎斯特(Harry Nyquist)或奈奎斯特-香农采样定理得名。。。。 。采样定理指出 , ,,, ,只有离散系统的奈奎斯特频率高于被采样信号的最高频率或带宽 , ,,, ,就能够真实的还原被测信号。。。。 。反之 , ,,, ,会由于频谱混叠而不能真实还原被测信号。。。。 。

奈奎斯特频率的利用

  必要把稳的是 , ,,, ,奈奎斯特频率必须严格大于信号蕴含的最高频率。。。。 。若是信号中蕴含的最高频率刚好为奈奎斯特频率 , ,,, ,那么在这个频率分量上的采样会由于相位吞吐而有无限多种该频率的正弦波对应于离散采样 , ,,, ,因而不及以沉建为原来的陆续功夫信号。。。。 。
  除了奈奎斯特频率之表 , ,,, ,还有一个指标极度沉要 , ,,, ,这个指标就是丈量装置的带宽。。。。 。
  严格讲 , ,,, ,带宽蕴含上限和下限两个数值 , ,,, ,但是 , ,,, ,由于很多宽频带的丈量设备 , ,,, ,好比说变频功率分析仪 , ,,, ,其带宽的频率上限远弘远于频率下限 , ,,, ,或者频率下限为零 , ,,, ,因而 , ,,, ,通常以频率上限作为该仪器的带宽。。。。 。
  通常而言 , ,,, ,带宽指-3db带宽。。。。 。-3db带宽并不批注高于带宽上限频率的信号不能通过丈量仪器。。。。 。举例而言 , ,,, ,某功率分析仪的带宽上限为100kHz , ,,, ,那么 , ,,, ,100kHz的正弦波通过丈量仪器的AD转换器之前的电路时 , ,,, ,幅值衰减为原信号幅值的70.7% , ,,, ,功率衰减为原信号的50%。。。。 。
  此表 , ,,, ,对于非正弦波形 , ,,, ,其含有的谐波频率高于信号频率(基波频率)。。。。 。
  因而 , ,,, ,不能单一的以为 , ,,, ,100kHz带宽的仪器能够用于丈量100kHz的正弦波 , ,,, ,更不能以为100kHz带宽的仪器能够用于丈量100kHz的方波或畸变波形。。。。 。
  要让采样过程切合奈奎斯特采样定理 , ,,, ,丈量仪器的带宽应该幼于奈奎斯特频率。。。。 。若丈量仪器的电路固有带宽高于奈奎斯特频率 , ,,, ,应该在AD转换器之间加上截至频率幼于奈奎斯特频率的防混叠滤波器。。。。 。对于后者 , ,,, ,防混叠滤波器的截至频率就是仪器的带宽。。。。 。

案例分析

  对于一个测试系统而言 , ,,, ,且最低带宽的部件的带宽上限应低于奈奎斯特频率。。。。 。其带宽重要取决于各部件中带宽最低的部件 , ,,, ,而防混叠滤波器是这个系统中影响带宽的一个沉要部件。。。。 。
  通常而言 , ,,, ,由于丈量过程未免会受到滋扰的影响 , ,,, ,因而 , ,,, ,梦想的带宽组成是:
  传感器带宽大于仪器带宽 , ,,, ,仪器中抗混叠滤波器的带宽低于其前端所有部件的带宽 , ,,, ,即:越靠近AD转换器的部件的带宽越窄。。。。 。这样 , ,,, ,高频的滋扰信号能够在信号传输过程中逐级被滤除。。。。 。相反 , ,,, ,若传感器带宽较窄 , ,,, ,而仪器带宽较宽 , ,,, ,这样 , ,,, ,真实的高频信号不能通过传感器进入仪表 , ,,, ,而高频的滋扰信号能够进入仪表 , ,,, ,换言之 , ,,, ,进入仪表的高频信号全数为滋扰信号 , ,,, ,仪表的宽频带除了引入滋扰之表 , ,,, ,并不能起到有效信号的宽频测试职能 , ,,, ,若是前提允许的话 , ,,, ,应该在后续处置中加上截至频率低于系统带宽的低通滤波器。。。。 。

案例一

  WP4000变频功率分析仪的采样率为250kHz , ,,, ,其奈奎斯特频率为125kHz。。。。 。
  WP4000变频功率分析仪可配置的功率单元有SP系列变频功率传感器和DT系列数字变送器。。。。 。
  WP4000变频功率分析仪配置SP系列变频功率传感器时 , ,,, ,其电压、电流典型带宽别离为100kHz和30kHz。。。。 。
  1、该带宽指标就是其内部防混叠滤波器的截至频率参数;;;;; ;
  2、功率分析仪只处置数字信号 , ,,, ,不影响带宽;;;;; ;
  3、其电压、电流通路的硬件固有带宽(分歧传感器指标分歧)上限均高于防混叠滤波器的截至频率 , ,,, ,因而 , ,,, ,防混叠滤波器的截至频率就是该仪器的带宽上限 , ,,, ,且该指标低于奈奎斯特频率 , ,,, ,满足采样定理的要求。。。。 。
  因而 , ,,, ,该仪器的电压丈量带宽为100kHz , ,,, ,电流丈量带宽为30kHz。。。。 。
  同理 , ,,, ,WP4000变频功率分析仪配置DT系列数字变送器时 , ,,, ,其电压、电流典型带宽均为100kHz和100kHz。。。。 。

例二

  某进口高精度功率分析仪与霍尔电压、电流传感器组成的功率测试系统 , ,,, ,其电压传感器带宽为10kHz , ,,, ,电流传感器带宽为300kHz , ,,, ,高精度功率分析仪带宽为1MHz , ,,, ,奈奎斯特频率为100kHz(采样频率为200kHz)、防混叠滤波器的截至频率为50kHz , ,,, ,那么 , ,,, ,该系统的电压测试带宽约为10kHz , ,,, ,电流测试带宽约为50kHz。。。。 。


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