신호 처리에서 대역 통과 샘플링은 에너지가 좁은 주파수 대역에 집중된 신호를 샘플링하는 효과적인 기술입니다. 이러한 유형의 신호를 대역 통과 신호라고 합니다. 대역 통과 샘플링의 핵심 원리는 앨리어싱을 방지하기 위해 신호 대역폭의 두 배보다 큰 속도로 신호를 샘플링하는 것입니다.
대역 통과 신호는 하한 주파수, ω_1와 상한 주파수 ω_2의 스펙트럼을 갖습니다. 스펙트럼은 이 특정 주파수 범위 내에서만 비제로입니다. 이 신호를 샘플링하기 위해, 시간 영역 신호에 임펄스 트레인을 곱하여 샘플링된 신호를 생성합니다. 이 샘플링된 신호의 스펙트럼은 신호의 원래 스펙트럼과 임펄스 트레인의 스펙트럼을 2π 범위에서 합성하여 얻습니다. 이 합성 과정에서 신호의 스펙트럼이 2π/T 주기로 주기적으로 반복되며, 여기서 T는 샘플링 간격입니다. T가 증가하면 반복된 스펙트럼 사이의 간격이 감소합니다.
반복되는 스펙트럼이 겹치는 현상, 앨리어싱을 방지하려면 반복되는 스펙트럼 사이의 간격이 신호 대역폭보다 충분히 커야 합니다. 이를 위해서는 T의 최대값을 신중하게 선택해야 하여, 반복되는 스펙트럼 사이에 적절한 간격을 유지해야 합니다.
실제로는 필터가 사용되어 원하는 범위 내의 주파수를 분리하여 통과시킵니다. 이러한 필터는 좁은 대역 내의 주파수만 통과시키도록 설계되며, 특정 상수와 주파수를 가지고 있어 앨리어싱을 방지하는 동시에 원래 신호의 무결성을 유지할 수 있습니다. 이 과정은 왜곡 없이 신호를 정확하게 샘플링하고 재구성하도록 보장합니다.
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