Podręcznik
4. Próbkowanie
4.2. Próbkowanie momentalne
Próbkowanie idealne nie jest realizowalne w praktyce, gdyż nie jest możliwe wytworzenie impulsów Diraca. Zastępuje się je impulsami, najczęściej o kształcie prostokątnym i czasie trwania t (rys. 28).
Rysunek 28 Próbkowanie momentalne
Amplitudy impulsów są równe wartościom chwilowym sygnału ciągłego mierzonych w chwilach \(t=0,\pm T,\pm2T,\ldots\) gdzie \(T\) jest okresem próbkowania. Jest to tzw. próbkowanie momentalne.
Matematycznie można je opisać wzorem (49), splatając sygnał próbkowania idealnego z symetrycznym impulsem prostokątnym o czasie trwania t, oznaczonym jako \({rect}_\tau(t)\). Wówczas każdy impuls Diraca zamieni się w prostokąt. Oczywiście nie jest to przepis na praktyczną realizację próbkowania momentalnego.
| \(x(t)\cdot\sum_{n}{\delta(t-nT)}\ \ast\ rect_\tau(t)\) | (49) |
Widmo (transformatę Fouriera) sygnału próbek otrzymamy, zastępując splot w dziedzinie czasu mnożeniem widma sygnału spróbkowanego idealnie i widma impulsu prostokątnego:
| \(F[x(t)⋅\sum_{n}δ(t-nT)]*rect_τ(t)=\frac{1}{T}\sum_{n}X(f-\frac{n}{T})⋅τ\frac{sin(πτf)}{πτf}\) | (50) |
Otrzymane widmo próbek o kształcie prostokątnym przedstawiono na rys. 29.
Rysunek 29 Widmo sygnału próbkowania momentalnego i filtr korygujący zniekształcenia liniowe
Dla odtworzenia sygnału ciągłego istotna jest jedynie centralna kopia widmowa. Jeśli spełnione jest założenie twierdzenia o próbkowaniu, wówczas można odtworzyć sygnał ciągły, tłumiąc pozostałe kopie widmowe. Wymaga to jednak wzmocnienia wyższych częstotliwości, aby zrekompensować tłumienie wynikające z mnożenia widma przez funkcję \(\frac{\sin{\pi\tau f}}{\pi\tau f}\).
Szczególnym rodzajem próbkowania momentalnego jest próbkowanie z pamiętaniem (sample and hold). W tym wypadku impulsy próbkujące się stykają, gdyż czas ich trwania t jest równy okresowi próbkowania T. Sygnał próbkowania z pamiętaniem pokazano na rys. 30 a jego widmo na rys. 31.
Rysunek 30 Próbkowanie z pamiętaniem
Rysunek 31 Widmo sygnału próbkowania z pamiętaniem i filtr korygujący zniekształcenia liniowe