Теорема Котельникова
Эта теорема (доказана академиком Котельниковым В.А. в 1933 г.), устанавливает возможность сколь угодно точного восстановления мгновенных значений сигнала с ограниченным спектром, исходя из отсчетных значений (выборок), взятых через равные промежутки времени. Любые два сигнала с ограниченным спектром, принадлежащие семейству являются ортогональными если установить сдвиг Путём соответствующего выбора амплитудного множителя А можно добиться того, чтобы норма каждого из этих сигналов стала единичной. В результате будет построен ортонормированный базис, позволяющий разложить произвольный сигнал с ограниченным спектром в обобщённый ряд Фурье. Из семейства функции
так как норма любого сигнала Функции
Бесконечная совокупность функций.
образует базис Котельникова в линейном пространстве низкочастотных сигналов со спектрами, ограниченными сверху значением
Коэффициентами ряда служат, как известно, скалярные произведения разлагаемого сигнала и k-той отсчётной функции:
Удобный способ вычисления этих коэффициентов заключается в применении теоремы Планшереля. Легко проверить, что каждая отсчётная функция в пределах отрезка Тогда, если Тогда:
Величина в фигурных скобках есть не что иное, как Таким образом:
Откуда следует выражение ряда Котельникова:
Теорему Котельникова принято формулировать так: произвольный сигнал, спектр которого не содержит частот выше Важная особенность теоремы Котельникова состоит в её конструктивном характере: она не только указывает на возможность разложения сигнала в соответствующий ряд, но и определяет способ восстановления непрерывного сигнала, заданного своими отсчётными значениями. Теорема Котельникова показывает возможность «цифровизации» непрерывных сообщений.
|