DSP 101
M2 · تجربة
تجربة عملية
خُذ عيّنات نغمة، وراقبها تنطوي

خُذ عيّنات نغمة واحدة وراقب طيفها في المِنصّة التفاعلية، وتوقَّع — قبل أن تقرأ من الشاشة — التردّد الذي تظهر عنده النغمة بالضبط، ومتى يكون مرشِّح منع التداخل هو ما يُنقذها.

تردّد الانطواء (التداخل)
f_{\text{alias}} = \left| f - f_s \cdot \operatorname{round}\!\left(\frac{f}{f_s}\right) \right|

التداخل الطيفي هو الخطأ الوحيد في الأخذ الذي لا يمكن التراجع عنه لاحقًا: فما إن تنطوي نغمة عند 12 kHz لتظهر عند 4 kHz، لا يستطيع أي مرشِّح على العيّنات تمييزها عن نغمة حقيقية عند 4 kHz. ورؤية أين تقع النغمة بالضبط — ورؤية مرشِّح منع التداخل يوقف الانطواء قبل حدوثه — هي كل سبب أهمية مبرهنة الأخذ.

1 / 7
DSP 101
M2 · تجربة
جهّز التجربة
نغمة واحدة

افتح المِنصّة. يفتح العرض على هذه الحالة بالضبط — نغمة واحدة — فزرّ «إعادة الضبط» يعيدك إلى هنا أيضًا. تُسمّي كل خطوة المؤشّر الوحيد الذي تُغيّره؛ واترك ما عداه كما هو.

اضبط هذه القيم
Waveform -> Single tone fs -> 16000 Hz Filter before sampling -> off (turn on only in Step 3)

راقب قراءة Nyquist frequency والانطواء المُعلَّم في اللوحة 2 — كل رقم تتوقّعه مطبوع هناك.

2 / 7
DSP 101
M2 · تجربة
الخطوة 1 من 3
نغمة دون نايكوِست

أبقِ القيم الافتراضية: f = 1500 Hz، f_s = 16000 Hz، والمرشِّح مُطفأ. وبما أنّ f أقلّ بكثير من f_s/2، توقَّع أين تقع النغمة في طيف العيّنات، ثم اقرأها.

المتوقّع

يُظهر طيف العيّنات النغمة ما تزال عند f_alias = 1500 Hz — دون تردّد نايكوِست f_s/2 = 8000 Hz، فلا شيء ينطوي.

3 / 7
DSP 101
M2 · تجربة
الخطوة 2 من 3
نغمة فوق نايكوِست

اسحب f إلى 12000 Hz، مع إبقاء f_s = 16000 Hz. الآن f > f_s/2. توقَّع التردّد الذي تظهر عنده النغمة بعد الأخذ، ثم اقرأه.

المتوقّع

يُظهر طيف العيّنات النغمة عند f_alias = 4000 Hz — وقد انطوت دون نايكوِست. نغمة 12 kHz تتنكّر الآن في هيئة نغمة 4 kHz، وطورها معكوس.

4 / 7
DSP 101
M2 · تجربة
الخطوة 3 من 3
المرشِّح الذي يُنقذها

اترك f عند 12000 Hz وشغّل Filter before sampling. على المرشِّح أن يزيل كل ما فوق تردّد نايكوِست قبل أن يراه آخِذ العيّنات. توقَّع ذلك السقف f_s/2، ثم اقرأ القراءة.

المتوقّع

قراءة تردّد نايكوِست هي f_s/2 = 8000 Hz. وبقطع مرشِّح منع التداخل لما فوقها، تُخمَد نغمة 12 kHz قبل الأخذ، فيختفي التداخل الكاذب عند 4 kHz من الطيف.

5 / 7
DSP 101
M2 · تجربة
دورك الآن
افتح المِنصّة

كل ما سبق ينتظرك في المِنصّة. مرِّر f فوق f_s/2 وراقب النغمة تنطوي، وغيّر معدّل الأخذ، وبدّل مرشِّح منع التداخل لترى الانطواء يظهر ويختفي لحظيًّا.

6 / 7
DSP 101
M2 · تجربة
خلاصة
ما أنجزتَه
  • قرأتَ نغمة تبقى في مكانها عند f_alias = 1500 Hz، دون نايكوِست
  • راقبتَ نغمة 12 kHz تنطوي إلى f_alias = 4000 Hz
  • وجدتَ السقف الذي على مرشِّح منع التداخل فرضه، f_s/2 = 8000 Hz
  • كل تردّد توقّعتَه هو حساب انطواء العرض نفسه، لا صورة تقريبية
7 / 7
1 / 8 كتم