多速率信号处理-插值和插值滤波器

插值意味着提高采样率,故而被称为上采样(Up Sample)。设原始序列为 x ( n ) x(n) x(n),采样率为 f x f_x fx,插值因子为 L L L,则插值的过程为原始序列每相邻两个样点之间插入 L − 1 L-1 L−1个 0 0 0构成一个新序列,数学表达式为

y ( m ) = { x ( m / L ) m = 0 , ± L , ± 2 L , ⋯ 0 其他 y(m)=\begin{cases}x(m/L)&m=0,\pm L,\pm2L,\cdots\\0&\text{其他}\end{cases} y(m)={x(m/L)0m=0,±L,±2L,⋯其他

以 f y f_y fy表示 y ( m ) y(m) y(m)的采样率,则采样率之间的关系为

f y = L × f x f_y=L\times f_x fy=L×fx

图示如下:

从频域角度看, 原始序列的频谱以 f x f_x fx为周期做周期延拓。

插值后的新序列以新的采样率 f y f_y fy做周期延拓。

可以看到插值前后频谱成分不变,但是在 f x f_x fx的整数倍频点处的频谱称为镜像成分。所以插值后要加入一个低通滤波器滤除镜频。典型的插值器就是由上采样器和抗镜像滤波器共同完成的。

由于插值是在原始序列中插入零值,即某些采样点处的信号幅度为0,会改变信号的幅度,因此插值会造成信号幅度的损失。要保证插值前后信号幅度的统一,可在插值滤波器后设置一个增益因子L。

相关推荐
李佳鹏6 小时前
96% 成功率,零标注数据:我用 PCA + Hungarian 解了这道几何题
算法
LCG元6 小时前
STM32实战:基于STM32F407的FFT频谱分析(音频信号处理)
stm32·音视频·信号处理
华盛AI6 小时前
AI大模型竞品Anthropic Claude Opus 4.7深度分析
人工智能·算法
shehuiyuelaiyuehao6 小时前
算法21,搜索插入位置
python·算法·leetcode
夏日听雨眠6 小时前
数据结构(哈希函数)
数据结构·算法·哈希算法
昵称小白7 小时前
栈与单调栈专题
开发语言·算法
心.c7 小时前
RAG文档解析 - pypdf、LlamaParse、DeepDoc、SimpleDirectoryReader到底怎么选?
python·算法·ai
AI科技星7 小时前
基于代数拓扑与等腰梯形素数对网格【乖乖数学】
人工智能·算法·决策树·机器学习·数学建模·数据挖掘·机器人
jghhh017 小时前
基于时差(TDOA)与 频差(FDOA) 的无源定位
算法
_深海凉_7 小时前
LeetCode热题100-回文链表
算法·leetcode·链表