Gráfico periódico en el dominio de la frecuencia

Steven tiene razón, pero agregaría algunos detalles sobre la teoría. También he escrito algo sobre esto en una respuesta sobre FFT .

La respuesta corta es que cuando calculamos el espectro de una señal, estamos aplicando la transformada de Fourier (o algo más elaborado, pero sigamos con eso). Lo que sucede es que toda señal que sea discreta en el tiempo, será periódica en frecuencia, y viceversa.

Por la misma razón, si tiene una onda sinusoidal perfecta, será un solo pico en el espectro.

Una consecuencia de este fenómeno es el aliasing : estas copias del espectro están separadas por la frecuencia de muestreo (la frecuencia en la que se mide la señal); si es demasiado bajo (menos de 2*fmax), estas copias se fusionarán y perderá detalles sobre la señal original. Este es el teorema de Shannon .

Es un efecto del muestreo. Esto refleja su señal con respecto a$f_S$/2 y sus múltiplos.

Imagina una rueda de carro con radios que ves en una película del oeste. La rueda tiene 12 radios. Si la rueda gira a 2 rotaciones por segundo, pasará por 1 rayo por cuadro (dos veces 12 rayos = 24, y hay 24 cuadros por segundo. Si la rueda pasa por 1/12 de una rotación entre dos imágenes sucesivas, parece estar quieto: en el segundo fotograma, el siguiente radio habrá tomado exactamente la misma posición que el anterior en la primera imagen. La sucesión de fotogramas en los que congelas la acción cada vez durante una fracción de segundo es importante. Esa es tu muestra, y sin él, no verá el efecto de una rueda aparentemente estacionaria. Si la rueda girara el doble de rápido, obtendría el mismo efecto visual, solo que esta vez es el radio dos posiciones más adelante el que ha ocupado el lugar del el primero.
No hay forma de que puedas distinguir entre una rueda que gira a 2 rotaciones por segundo o 4 rotaciones por segundo. O 6. O 8. El muestreo crea estas imágenes virtuales que son todas igualmente válidas.
Tenga en cuenta que esto no es solo para cuando la rueda parece estar parada. Dependiendo de su velocidad real, puede parecer que gira (lentamente) hacia adelante o incluso hacia atrás. También en estos casos hay velocidades de rotación más altas que crearán el mismo efecto visual.

La rotación aparentemente lenta es un efecto de aliasing que se obtiene si la frecuencia de la señal (la rotación de los radios) es superior a la mitad de la frecuencia de muestreo (los 24 fotogramas por segundo de la cámara). En las señales electrónicas, esto significa que la imagen especular de su señal se superpondrá con la original. Esto debe evitarse a toda costa, porque no hay forma de filtrar esta señal con alias después del muestreo. Por lo tanto, la señal analógica debe filtrarse en paso bajo antes del muestreo. Este filtro debe ser analógico, o crearía el mismo problema de alias. Después de la conversión de la señal digital a analógica, utiliza un filtro similar para deshacerse de las imágenes de mayor frecuencia.