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在数字信号处理中,管理信号采样率对于保持信号完整性至关重要。抽取信号由于采样率较低而具有频率范围减小的特征,可以通过在每个样本之间插入零来进行上采样。此上采样过程扩展了原始频谱,并按照新奈奎斯特频率规定的间隔引入了重复的频谱副本。为了改进此插入零的序列,将其通过截止频率设置为新奈奎斯特极限的低通滤波器。此滤波器会衰减较高频率的副本,仅保留原始频率分量。

此滤波过程的结果是具有更高采样率的信号,从而有效地逆转了下采样过程。例如,考虑一个序列,其傅里叶变换显示从 −2π/9 到 2π/9 的非零值。如果将此序列下采样四倍,其频谱范围从 −8π/9 到 8π/9。随后,将序列上采样两倍,可压缩傅里叶变换,范围现在从 −π/9 到 π/9。

进一步将此上采样序列下采样九倍,可使傅里叶变换从 −2π/9 扩展到 2π/9。上采样两倍和下采样九倍的组合相当于下采样 9/2 倍,可实现最大下采样而不会引入混叠。

通过插入零和随后的低通滤波进行上采样的过程,然后精确组合上采样和下采样,可有效管理信号采样率。此方法可确保保持原始信号的完整性,防止混叠和失真,同时适应不同的采样要求。

此类技术在数字信号处理应用中至关重要,因为采样效率和信号保真度之间的平衡至关重要。通过这些过程仔细调整采样率,可以保持原始信号的基本特征,从而促进通信、音频工程和数据压缩等各个技术领域的精确信号处理和重建。

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UpsamplingDigital Signal ProcessingSignal IntegrityDecimated SignalSampling RateLowpass FilterNyquist FrequencyFourier TransformDownsamplingAliasingSignal FidelitySpectral ReplicasSignal ReconstructionAudio EngineeringData Compression

来自章节 18:

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