利用DFT對連續訊號做頻譜分析

2021-10-03 05:29:12 字數 1193 閱讀 4234

以上的處理流程就是對訊號進行一次一次近似的過程,其中每一次近似都會伴隨有資訊丟失。

在對連續訊號進行取樣時,必須滿足取樣定理,以避免頻譜混疊。

為何會有頻譜洩漏?

在xn[n] = x[n]rn[n]這個過程中會發生頻譜洩漏(r[n]為矩形序列):因為rn[n]序列的dtft是乙個sa()函式,時域的乘積對應頻域的卷積,因此會發生頻譜的洩露。

如何解決頻譜洩漏?

頻譜洩漏**於視窗函式和數字序列的乘積,是兩個序列dtft的卷積。理解頻譜洩漏,要從dtft的角度理解;dft只不過是對dtft的取樣,與頻譜洩漏無關

柵欄效應:

n點dft是在頻率區間[0,2π]上對訊號頻譜進行n點等間隔取樣,得到的是若干個離散的頻譜點x[k],且他們限制在基頻的整數倍上,就好像柵欄的一邊通過縫隙看另一邊的景象一樣,只能在離散點出看到真實的景象,其餘部分的頻譜被遮擋,所以稱之為柵欄效應。示意圖如下:

如何解決柵欄效應?

(1)提高訊號的取樣點數:

尾部補零,使譜線變密,增加頻域取樣點數,原來漏掉的某些頻譜分量就可能被檢測出來。

dft的解析度:

填補零值可以改變對dtft的取樣密度,人們常常有一種誤解,認為補零可以提高dft的解析度。**事實上我們通常規定dft的頻率解析度為fs/n,這裡的n是指訊號x[n]的有效長度,而不是補零的長度。**不同長度的x(n)其dtft的結果是不同的;而相同長度的x(n)儘管補零的長度不同但其dtft的結果是相同的,他們的dft只是反映了對相同dtft採用了不同的取樣密度。

總之,補零可以增加對dtft取樣密度,但是不能改變解析度,只有真正增加取樣點的個數,才能提高解析度。為何補零可以解決柵欄效應,而不能提高解析度?

可供參考

個人理解為,補零只會增加頻譜的取樣點數,但是頻譜的形狀是沒有變化的。但是如果我們增加了取樣點數,我們的dtft就會發生變化,頻譜的形狀就會發生變化,可以更精確地分辨出頻率分量。

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