带通采样信号频谱搬移后,正确完整还原信号的方法揭秘

时间:2026-05-13
  带通采样技术在电子信号处理领域有着重要的应用,它能够通过低于奈奎斯特率定理的采样速率实现对带通信号的采样。然而,带通采样后信号频谱位置会发生搬移,尽管搬移后的频谱保留了原信号的所有信息,可以直接对采样后的信号进行处理,但处理后如何还原信号就成了关键问题。本文将结合实际例子,通过画图的方式详细介绍信号还原的方式及整个过程。
  假设存在一个频谱位于特定 MHz 的带通信号,根据前面文章《结合图解一文搞懂带通采样定理的原理及数学推导过程》可知,带通采样的速率可以设置为 70MHz。以该速率采样后信号的频谱会以采样频率 MHz 进行周期延拓。需要注意的是,数字域可视频谱范围是有限的,我们实际能看到的频谱是在特定虚线中间的部分。
  可以发现,带通采样后信号频谱发生了搬移,不过其仍然保留了原信号所有的信息。对采样后的信号进行处理后,要恢复原信号就需要用到《采样率转换中的插值技术原理与仿真验证》中的插值技术。我们可以对信号进行 2 倍插值,由于采样率增加,会有更多频谱落入可视化范围,此时 MHz 范围内,即两条虚线间的频谱都能看见。

 



  这时只需要一个高通滤波器即可得到原信号,还原后的信号即可直接给 DAC 进行输出。不过,使用高通滤波器的前提是噪声比较低,如果信号中本身噪声还比较大,建议用一个带通滤波器只保留有用带宽内的信号。
  通过上述内容,我们解决了《采样率转换中的插值技术原理与仿真验证》提出的问题,即插值后的滤波不一定只是低通滤波,也可以是高通滤波、带通滤波。
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