对于我的应用程序,我必须对频谱位于第二个奈奎斯特区的带通复信号进行下采样。知道这种处理会导致频谱反转,会有什么额外的副作用(SNR 降低,幅度更小......)?相位的线性是否会保持不变(假设通带抗混叠滤波器具有线性相位)?有没有人有详细说明下采样的副作用的参考资料?谢谢你的帮助。穆拉德
下采样对复杂相位的影响
抽取信号(选择每个 Dth 样本并丢弃其余样本)不会以任何方式使通带内的信号失真,只会导致来自较高频率的混叠折叠到信号带宽中。根据我们对系统建模的方式,可能会影响阶段,因为被替换为,但相位仍然是线性的,因此信号本身不会失真。(例如,在多速率控制回路建模应用中,我必须注意相位斜率的这种变化)。有关此侧面详细信息的更多信息,请参见最后一段。
因此,需要一个“抗混叠”滤波器,这与在 A/D 应用中所做的没有什么不同,只是在数字域中(抽取是数字到数字转换器)。
理想的抽取滤波器将无失真地通过通带,同时完全拒绝图像带中的所有能量。如果可以做到这一点,那么抽取操作本身将是完美的(对通带中的信号没有影响)。实际性能取决于我们设计抽取滤波器的程度。因此,在您的情况下,第二个奈奎斯特区域中的信号(一旦采样将在第一个奈奎斯特区域中,如您所描述的那样频谱反转)将不会经历任何进一步的失真以及随后的抽取(如果使用线性相位滤波器结果将是线性相位)。
由于折叠区域在不同的频带中,多频带滤波器是抽取滤波器设计的不错选择(Matlab 中的 firls 和 firpm 支持多频带滤波器的设计)。
至于抽取本身对噪声的影响,请参阅这篇文章,进一步详细说明噪声的方差如何不受抽取的影响:上采样和下采样的属性
然而,魔鬼在细节中,与任何数字设计一样,您必须注意量化效果、滤波器实现和通带失真等,但这并不是专门由于抽取造成的。
为了进一步解释我在第一段中谈到的关于相位斜率变化的内容,请考虑在抽取 2 之前的单位延迟。单位延迟(具有传递函数) 在所有频率上具有恒定幅度,并且相移从 0 到随着频率从直流到采样率。2 抽取后,单位延迟的传递函数变为它在所有频率上具有恒定的幅度,相移从 0 到随着频率从 DC 变为新的采样率。因此,在我们使用归一化频率工作的数字域中,相位的斜率发生了变化,但对于以 Hz 为单位的相关模拟频率,斜率是相同的:在我们以 Hz 为单位的新采样频率下,我们看到相同的相移我们在抽取之前达到了那个特定的频率。

