Question
Download Solution PDFयदि 15 kHz तक आवृत्ति घटक वाला सिग्नल 20 kHz का उपयोग करके प्रतिचयन किया जाता है, तो किस प्रकार की विकृति होती है?
Answer (Detailed Solution Below)
Detailed Solution
Download Solution PDFव्याख्या:
संकेत प्रसंस्करण में अतिआवरण (Aliasing) को समझना
परिभाषा: अतिआवरण एक ऐसी घटना है जो तब होती है जब किसी सिग्नल को उस दर पर प्रतिचयन किया जाता है जो सिग्नल में परिवर्तनों को सटीक रूप से कैप्चर करने के लिए अपर्याप्त होती है। विशेष रूप से, अतिआवरण तब होता है जब प्रतिचयन दर न्यक्विस्ट दर से कम होती है, जो सिग्नल में मौजूद अधिकतम आवृत्ति का दोगुना होती है। जब अतिआवरण होता है, तो प्रतिचयन के बाद विभिन्न सिग्नल एक-दूसरे से अप्रभेद्य हो जाते हैं, जिससे विकृति होती है।
विस्तृत व्याख्या: दी गई समस्या के संदर्भ में, एक सिग्नल में 15 kHz तक आवृत्ति घटक होते हैं, और इसे 20 kHz प्रतिचयन दर का उपयोग करके प्रतिचयन किया जाता है। न्यक्विस्ट प्रमेय के अनुसार, अतिआवरण से बचने के लिए प्रतिचयन दर सिग्नल में मौजूद अधिकतम आवृत्ति का कम से कम दोगुना होना चाहिए। इसलिए, 15 kHz की अधिकतम आवृत्ति वाले सिग्नल के लिए न्यक्विस्ट दर 30 kHz है। चूँकि दी गई 20 kHz की प्रतिचयन दर इस न्यक्विस्ट दर से कम है, इसलिए अतिआवरण होगा।
जब अतिआवरण होता है, तो सिग्नल के उच्च आवृत्ति घटक निचली आवृत्तियों में "मोड़" दिए जाते हैं, जिससे विकृति होती है जो मूल सिग्नल को उसके अतिआवरण समकक्ष से अप्रभेद्य बना देती है। इस प्रभाव के परिणामस्वरूप सूचना का नुकसान होता है और पुनर्निर्मित सिग्नल की गुणवत्ता में काफी गिरावट आ सकती है।
उदाहरण: 15 kHz की आवृत्ति वाली एक साधारण साइन वेव पर विचार करें। यदि हम इस तरंग को 20 kHz पर प्रतिचयन करते हैं, तो प्रतिचयन बिंदु तरंग के वास्तविक रूप को सटीक रूप से कैप्चर नहीं करेंगे। इसके बजाय, नमूने एक अलग, कम आवृत्ति सिग्नल का प्रतिनिधित्व करेंगे, जिससे विकृत प्रतिनिधित्व होगा। इस गलत व्याख्या को प्रतिचयन किए गए बिंदुओं को आलेखित करके और यह देखकर देखा जा सकता है कि पुनर्निर्मित सिग्नल मूल 15 kHz ज्या तरंग से मेल नहीं खाता है।
उचित प्रतिचयन का महत्व: अतिआवरण से बचने के लिए, सिग्नल को उस दर पर प्रतिचयन करना महत्वपूर्ण है जो सिग्नल में मौजूद अधिकतम आवृत्ति का कम से कम दोगुना हो। यह आवश्यकता सुनिश्चित करती है कि मूल सिग्नल को प्रतिचयन किए गए डेटा से सटीक रूप से पुनर्निर्मित किया जा सकता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, इंजीनियर अक्सर प्रतिचयन से पहले उच्च आवृत्ति घटकों को हटाने के लिए प्रति-अलायसिंग फ़िल्टर का उपयोग करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रतिचयन किया गया सिग्नल न्यक्विस्ट मानदंड का पालन करता है।
निष्कर्ष: दी गई समस्या में, सही उत्तर विकल्प 2 (अतिआवरण) है क्योंकि 15 kHz तक आवृत्ति घटक वाला सिग्नल 20 kHz की दर से प्रतिचयन किया जाता है, जो 30 kHz की न्यक्विस्ट दर से कम है, जिससे अतिआवरण होता है और परिणामस्वरूप विकृति होती है।
महत्वपूर्ण जानकारी:
यह समझने के लिए कि अन्य विकल्प गलत क्यों हैं, आइए उनका विश्लेषण करें:
परिमाणीकरण त्रुटि एक सतत सिग्नल को एक असतत डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करने की प्रक्रिया के दौरान होती है, जो स्तरों के एक सीमित सेट के भीतर सिग्नल के आयाम को निकटतम मान तक अनुमानित करती है। इस प्रकार की त्रुटि डिजिटल प्रतिनिधित्व की परिशुद्धता से संबंधित है और विशेष रूप से प्रतिचयन दर से संबंधित नहीं है। दी गई समस्या में, प्राथमिक समस्या प्रतिचयन दर बहुत कम होना है, जिससे परिमाणीकरण त्रुटि के बजाय अतिआवरण होता है।
ढलान अधिभार एक ऐसी घटना है जो डेल्टा मॉड्यूलन में तब होती है जब निवेश सिग्नल के परिवर्तन की दर मॉड्यूलेटर की इसे ट्रैक करने की क्षमता से अधिक हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप सिग्नल में सीधी ढालों का पालन करने में असमर्थता के कारण विकृति होती है। ढाल अधिभार प्रतिचयन दर से संबंधित नहीं है, बल्कि मॉड्यूलन तकनीक और इसके मापदंडों से संबंधित है। इसलिए, यह दी गई समस्या पर लागू नहीं होता है।
विकल्प 4 बताता है कि कोई विकृति नहीं होती है, जो गलत है। यह देखते हुए कि 20 kHz की प्रतिचयन दर 15 kHz तक आवृत्ति घटक वाले सिग्नल के लिए न्यक्विस्ट दर से कम है, अतिआवरण होगा, जिससे विकृति होगी। इस प्रकार, यह विकल्प समस्या में वर्णित परिदृश्य पर लागू नहीं होता है।
- विकल्प 1: परिमाणीकरण त्रुटि
- विकल्प 3: ढाल अधिभार
- विकल्प 4: कोई विकृति नहीं
Last updated on Jun 7, 2025
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