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什么是真函数,为什么在电气工程中很重要?

2020年9月23日经过罗伯特·凯

这种频繁的工程问题可以快速概述数字信号处理中经常出现的数学函数。

Sinc函数及其归一化变量

sinc函数,又称基数正弦函数,其数学表达式如下:

\ [\ text {sinc}(x)= \ frac {\ sin(x)} {x}}

上面所示的功能未定义x = 0,因此我们需要根据x接近的限制来定义sinc(0),这是1.因此,

\ [\ text {sinc}(x)= \ begin {is} 1&\ text {for} x = 0 \\\ frac {\ sin(x){x}&\ text {否则} \ neat {is} \]

在数字信号处理的上下文中,我们经常使用替代形式,其中独立变量乘以π:

文本{sinc} _ \[\ \π(x) \枚\文本{sinc}(\πx) ={病例}1 & \ \开始文本为}{x = 0 \ \ \压裂{\罪(\πx)}{\πx}和{否则}\ \文本结束{病例}\]

该第二表格称为标准化的SINC功能,因为整个X范围内的明确积分等于1:

\ [\ int _ { - \ infty} ^ {\ idty} \ text {sinc} _ \ pi(x)dx = 1 \]

我提到过标准化版本在数字信号处理中很常见。当我们处理离散数据而不是连续时间变量时,归一化表示如下:

\ [\ sum_ {n = - \ idty} ^ {\ idty} \ text {sinc} _ \ pi [n] = 1 \]

以下绘图显示了SINC功能的形状,它还通过π乘以π乘以独立变量而产生的差异传达。



信号处理中的SINC功能

傅里叶变换SIST功能是Ω= 0的矩形= 0.这给了SINC(x)信号处理领域的特殊位置,因为频域中的矩形形状是理想化的“砖墙”滤波器响应。换句话说,sinc(x)是理想的低通滤波器的脉冲响应。

在滤波应用中使用SINC功能在数字域中更加明显。下图说明了a的脉冲响应之间的相似性FIR筛选器和一个慈善情节(x)。


SINC功能的傅里叶变换是矩形,矩形脉冲的傅里叶变换是SINC功能。如果我们需要缩短用于光谱分析的目的的离散时间信号,我们可以将其乘以矩形窗口,并且该操作相当于卷积具有SINC功能的信号的傅里叶变换。

在数模转换分析中也出现了sinc函数。模拟信号的理想重建是一系列脉冲,但现实生活中的dac通过对输出样本应用零阶保持来产生“阶梯”波形。在频域,零阶保持器产生的输出频谱等于理想频谱乘以sinc函数。

1条评论
  • V.
    vanderghast. 2020年9月25日

    示波器提供了通过在采样点与SING之间插值而不是显示直线段来提供填充曲线缺失点的可能性。我一直想知道这是如何完成的。这涉及太多的发展,以解释它是如何完成的,有什么可能的缺点(和优势)?

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