Лекция№3. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова
В теории и технике сигналов широко используется теорема Котельникова (теорема отсчетов): если наивысшая частота в спектре функции
меньше, чем
, то функция
полностью определяется последовательностью значений в момент времени, отстоящие друг от друга не больше чем на
секунд.
В соответствии с этой теоремой сигнал
ограниченный по спектру наивысшей частотой
, можно представить рядом

(3.1)
В этом выражении
обозначает интервал между двумя отсчетными точками на оси времени, а
-выборка функции
в момент времени
.
Представление функции
рядом иллюстрирует рис.3.10:
рис.3.1
Функция вида
(3.2)
обладает следующими свойствами:
1. в точке
, а в точках
, где
- любое целое положительное или отрицательное число, отличное от 
2. спектральная плотность функции
равномерна в полосе частот
и равна
.
Так как функция
отличается от
только сдвигом на оси времени на
, то спектральная плотность функции 

(3.3)
Ряд (3.1) точно определяет заданный сигнал
в точках отсчета, поскольку коэффициенты ряда есть сами выборки из функции, т.е. величины
.
Рассмотрим случай когда длительность сигнала
конечна и равна
, а полоса частот равна
. При этом случае и определенных допущениях общее число независимых параметров (т.е. значений
), которое необходимо для полного задания сигнала, очевидно будет 
При этом выражении (3.1) принимает вид (при отсчете времени от первой выборки):

(3.4)
Число
иногда называют числом степеней свободы сигнала
, а иногда и базой сигнала.
Энергию и среднюю мощность сигнала нетрудно выразить через заданную последовательность временных выборок.

Средняя за время
мощность непрерывного сигнала равна среднему квадрату выборки, число которых равно
.