如何理解 Nyquist 采样定理?

如何理解 Nyquist 采样定理?

我这里倒是有一个不直观的证明[1]。

给出 Nyquist-Shannon 采样定理之前,我们先给出几个定义,以方便后期证明。

首先一些基本的定义请参看我的这一篇回答[2]。

一个函数 称为(带宽) 有界的,当成立:

时。其中 为 的 Fourier 变换。

定义算子:

如果 ,进而 。其中 为全体一致连续且一致有界的实函数构成的向量空间。

定义 为从 到 上的所有连续映射构成的向量空间。

以及 函数定义为:

现在我们给出 Nyquist-Shannon 采样定理:

设 为一个 有界的映射。设 。则成立:

为采样频率。

式 为上述证明中的要点。现在我们单独将它取出来:

这个式子将映射 的 Fourier 变换的周期延拓与采样序列的 Fourier 变换关联起来。当 充分大,使得 的支撑集包含 时,函数将通过叠加部分被混叠,此时 不能被完整重构。