數字訊號處理中各種頻率關係

2022-06-15 08:54:11 字數 1473 閱讀 2096

4種頻率及其數量關係

實際物理頻率表示ad採集物理訊號的頻率,fs為取樣頻率,由奈奎斯特取樣定理可以知道,fs必須≥訊號最高頻率的2倍才不會發生訊號混疊,因此fs能取樣到的訊號最高頻率為fs/2。

角頻率是物理頻率的2*pi倍,這個也稱模擬頻率。

歸一化頻率是將物理頻率按fs歸一化之後的結果,最高的訊號頻率為fs/2對應歸一化頻率0.5,這也就是為什麼在matlab的fdtool工具中歸一化頻率為什麼最大只到0.5的原因。

圓周頻率是歸一化頻率的2*pi倍,這個也稱數字頻率。

做n個點的fft,表示在時域上對原來的訊號取了n個點來做頻譜分析,n點fft變換的結果仍為n個點。

換句話說,就是將2pi數字頻率w分成n份,而整個數字頻率w的範圍覆蓋了從0-2pi*fs的模擬頻率範圍。這裡的fs是取樣頻率。而我們通常只關心0-pi中的頻譜,因為根據奈科斯特定律,只有f=fs/2範圍內的訊號才是被取樣到的有效訊號。那麼,在w的範圍內,得到的頻譜肯定是關於n/2對稱的。

舉例說,如果做了16個點的fft分析,你原來的模擬訊號的最高頻率f=32khz,取樣頻率是64khz,n的範圍是0,1,2...15。這時,64khz的模擬頻率被分成了16分,每乙份是4khz,這個叫頻率解析度。那麼在橫座標中,n=1時對應的f是4khz, n=2對應的是8khz, n=15時對應的是60khz,你的頻譜是關於n=8對稱的。你只需要關心n=0到7以內的頻譜就足夠了,因為,原來訊號的最高模擬頻率是32khz。

這裡可以有兩個結論。

要分析這個,我們先從laplace變換與z變換之間的關係談起。

由,得z平面與s平面的關係圖

圖中的關係有以下幾點:

laplace變換是用於連續訊號的變換,相對應的z變換是應用到z平面的變換。因此從另乙個角度,上面談到的角頻率

(模擬頻率)對應的是s平面,圓周頻率

對應的是z平面(也是為什麼稱為圓周頻率的原因)。

現在我們來看一下s平面虛軸上模擬頻率的變換將會導致z平面單位圓上如何變化:

我們知道離散訊號的傅利葉變換對應到單位圓上的z變換,因此上面的結論就驗證了為什麼離散訊號的傅利葉變換是週期性:根本原因所是單位圓上的週期性。

考慮到我們實際應用中可選擇乙個週期,這也能夠解釋:因為實際訊號的頻率總是在fs/2以下,這就對應到z平面單位圓上的0~pi,在乙個週期範圍內就可以進行訊號分析了。

在對連續訊號進行頻譜分析時,其頻譜函式的自變數用模擬頻率

(有的書用符號

);而對離散訊號進行頻譜分析時,其頻譜函式自變數用數字頻率

(有的書用符號

),這裡的模擬頻率和數字頻率是

和(有的書用

和),另外,這裡ts是訊號的抽樣間隔,它與抽樣頻率的關係為:

。由於抽樣訊號的頻譜是週期函式,其週期是抽樣頻率

(或模擬角頻率

),因此,在離散訊號頻譜分析時用到的數字頻率的週期就是

數字訊號處理中各種頻率關係

實際物理頻率表示ad採集物理訊號的頻率,fs為取樣頻率,由奈奎斯特取樣定理可以知道,fs必須 訊號最高頻率的2倍才不會發生訊號混疊,因此fs能取樣到的訊號最高頻率為fs 2。角頻率是物理頻率的2 pi倍,這個也稱模擬頻率。歸一化頻率是將物理頻率按fs歸一化之後的結果,最高的訊號頻率為fs 2對應歸一...

數字訊號處理

1.乙個切比雪夫i型模擬帶阻濾波器用下面的指標設計 通帶截止頻率為 和 阻帶截止頻率為 和 峰值通帶紋波是 最小阻帶衰減為 相應的模擬低通濾波器的頻帶截止頻率和階次是多少?帶阻濾波器的階次是多少?用matlab函式cheblord來驗證濾波器階次結果 寫出程式關鍵步驟 matlab驗證 n 3 fs...

數字訊號處理

一 訊號處理的典型過程 1 模擬濾波 x t xa t 觀測訊號經過前置模擬器ha s 去掉一些帶外成分和干擾 2 取樣 xa t xa nt 以取樣週期t對xa t 進行取樣,得到時域離散訊號xa nt 將時間離散化 3 a d 變換 xa nt x n 把原先訊號幅值連續變換 量化幅值 將幅值離...