香农采样定理内容(香农采样定理的基本内容是由谁首先提出的?)

奈奎斯特最早提出香农采样定理:香农采样定理,又称奈奎斯特采样定理,是信息论中,尤其是通信和信号处理中的一个重要的基本结论。1924年,奈奎斯特推导出理想低通信信道中最大符号传输速率的公式:理想低通信信道中最大符号传输速率=2W*log2 N(其中w为理想低通信信道的带宽,N为电平强度)。

香农采样定理简介:从信号处理的角度来看,这个采样定理描述了两个过程:一个是采样,将连续时间信号转换为离散时间信号;二是信号重构,将离散信号化简为连续信号。

连续信号在时间(或空间)上以某种方式变化,而采样过程在时间(或空间)上以t的间隔测量连续信号的值。t称为采样间隔。实际上,如果信号是时间的函数,它们的采样间隔通常非常小,一般在毫秒和微秒的数量级。抽样过程产生一系列称为样本的数字。样本代表原始信号。每个样本对应于测量样本的特定时间点,采样间隔1/T的倒数就是采样频率fs,其单位是每秒采样数,即赫兹。信号重构是对样本进行插值的过程,即从离散样本X [n]中,用数学方法确定连续信号x(t)。

从采样定理可以得出结论,如果已知信号的最高频率fH,采样定理给出最低采样频率,保证信号的完全重构。这个最低采样频率称为临界频率或奈奎斯特采样速率,通常用fN表示。相反,如果采样频率已知,则采样定理给出了确保信号完全重构所允许的最高信号频率。

上述两种情况都表明,采样信号必须是带限的,也就是说,信号中高于给定值的频率分量必须为零,或者至少非常接近于零,从而可以忽略重构信号中这些频率分量的影响。在第一种情况下,采样信号的频率分量是已知的,例如声音信号。在人类发出的声音信号中,频率超过5 kHz的成分通常很小,因此采样这种频率为10 kHz的音频信号就足够了。在第二种情况下,我们必须假设信号中频率高于采样频率一半的频率分量可以忽略。这通常通过低通滤波器来实现。

香农采样定理的应用:高压共轨中轨压传感器的响应周期为200~800us,油泵上流量阀的响应频率为5ms,因此根据香农采样定理,选择轨压传感器信号的A/D采样频率为1 kHz。实际的轨压信号采样处理过程如下图所示。ECU首先对轨压采样信号进行硬件低通滤波处理,然后经过A/D模块的1 ms固定周期五点采样和截尾平均处理,提取连续10 ms范围内的轨压峰值,然后作为实际轨压用于轨压控制器的反馈控制。

轨压信号采样和处理流程示意图