奈奎斯特

奈奎斯特（1889-1976），美国物理学家。1917年获得耶鲁大学工学博士学位。曾在美国AT&T公司与贝尔实验室任职。奈奎斯特为近代信息理论做出了突出贡献。他总结的奈奎斯特采样定理是信息论、特别是通讯与信号处理学科中的一个重要基本结论。

简介

奈奎斯特

奈奎斯特，美国物理学家。

1889年出生在瑞典韦姆兰省。

1912年考入美国北达科他大学。

1914年获得理学学士学位。

1915年获得理学硕士学位。

1917年获得耶鲁大学哲学博士学位。

1917-1934年间在AT&T公司工作。

1934-1954年间在贝尔实验室工作。

1954年从贝尔实验室退休。

1976年在美国得克萨斯州逝世。

个人

奈奎斯特1907年移民到美国并于1912年进入北达克塔大学学习。1917年在耶鲁大学获得物理学博士学位。1917年～1934年在 AT&T公司工作，后转入贝尔电话实验室工作。1927年，奈奎斯特确定了如果对某一带宽的有限时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且在抽样率达到一定数值时，根据这些抽样值可以在接收端准确地恢复原信号。为不使原波形产生“半波损失”，采样率至少应为信号最高频率的两倍，这就是著名的奈奎斯特采样定理。奈奎斯特1928年发表了《电报传输理论的一定论题》。1954年，他从贝尔实验室退休。

成就

作为贝尔电话实验室的工程师，在热噪声(Johnson-Nyquist noise)和反馈放大器稳定性方面做出了很大的贡献他早期的理论性工作是关于确定传输信息的需满足的带宽要求，在《贝尔系统技术》期刊上发表了《影响电报速度传输速度的因素》文章，为后来香农的信息论奠定了基础。

成果

在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>=2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。

要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。

当用采样频率F对一个信号进行采样时，信号中F/2以上的频率不是消失了，而是对称的映象到了F/2以下的频带中，并且和F/2以下的原有频率成分叠加起来，这个现象叫做“混叠”(aliasing).

消除混叠的方法有两种:

1.提高采样频率F,即缩小采样时间间隔。然而实际的信号处理系统不可能达到很大的采样频率，处理不了很多的数据。另外，许多信号本身可能含有全频带的频率成分，不可能将采样频率提高到无穷大。所以，通过采样频率避免混叠是有限制的.

2.采用抗混叠滤波器。在采用频率F一定的前提下，通过低通滤波器滤掉高于F/2的频率成分，通过低通滤波器的信号则可避免出现频率混叠.