[信息與通信]現(xiàn)代測試技術(shù)---5數(shù)字信號的獲取與調(diào)理-免費閱讀
【正文】 因而會產(chǎn)生 分析誤差 ； 頻譜泄漏所帶來的問題 頻譜泄漏現(xiàn)象的實驗演示 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 81頁 共 86頁 抑制頻譜泄漏的措施 選擇采樣長度為信號周期的整數(shù)倍； 選擇合適的窗函數(shù)； 理想情況：窗函數(shù)頻譜的主瓣寬度約小，旁瓣衰減越快越好； 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 82頁 共 86頁 柵欄效應 DFT 輸出譜線的間隔； 11fL N Ts?? ?＝L過小 ， 使得 輸出譜線間隔過大； L — 采樣長度； N — 采樣點數(shù)； TS — 采樣周期 抑制措施：增大采樣長度 L； 柵欄效應的實驗演示 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 83頁 共 86頁 DFT 參數(shù)選擇原則 根據(jù)采樣定理選擇采樣周期 Ts 根據(jù)頻譜分辨力的要求選擇采樣長度 L： SL N T??若是周期信號，調(diào)節(jié) L使其為信號周期的整數(shù)倍 使采樣點數(shù) N 滿足 2的冪次方，以實現(xiàn)FFT運算 ； 選擇原則 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 84頁 共 86頁 ()xt 1 2f Hz? 2 H z?3 Hz? 1 2 3( ) sin( 2 ) sin( 2 ) sin( 2 )x t f t f t f t? ? ?? ? ?2 2. 07 4. 14sf Hz? ? ?sf sT( 2 . 0 2 2 ) 0 . 0 2f H z? ? ?例 題 信號 由三個正弦組成，其頻率分別是 即： 信號頻譜，試確定相關(guān)參數(shù)。記為 () mjtmmy t c e ??? ? ?? ?1 () mjtm Tc y t e d tT??? ?11( ) ( ) mjtTY m y t e d tT?? ?? ? 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 67頁 共 86頁 周期信號的頻譜特點 離散性 諧波性 收斂性 周期信號頻譜實驗演示 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 68頁 共 86頁 傅立葉變換和非周期信號頻譜 由傅立葉級數(shù)推導出傅立葉變換公式 ?T f? 0非周期信號頻譜的特點 離散譜 連續(xù)譜 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 69頁 共 86頁 離散傅里葉變換（ DFT） 基本概念 離散傅立葉變換是傅立葉變換 CFT經(jīng)過 時域和頻域有限化和離散化 處理后導出的計算機系統(tǒng)分析信號頻譜的公式。 6. 補充內(nèi)容 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 62頁 共 86頁 信號的頻譜分析是揭示信號在頻域特征的 信號分析方法。 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 52頁 共 86頁 能量泄漏分主瓣泄漏和旁瓣泄漏 ， 主瓣泄漏可以減小因柵欄效應帶來的譜峰幅值估計誤差 ， 有其好的一面 ， 而旁瓣泄漏則是完全有害的 。 ? 好的窗函數(shù)，就是窗函數(shù)的頻譜盡可能衰減的快，即 主瓣 和 旁瓣 的比例盡可能的大。 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 37頁 共 86頁 周期延拓信號與真實信號是不同的： 能量泄漏誤差 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 38頁 共 86頁 克服方法之一：信號整周期截斷 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 39頁 共 86頁 窗函數(shù)及其選用 x(t) x(t) 信號的時域截斷與泄漏 ?167。 Fs ＞ 2 Fmax 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 27頁 共 86頁 需注意 ， 滿足采樣定理 ， 只保證不發(fā)生頻率混疊 ， 而不能保證此時的采樣信號能真實地反映原信號 x(t)。 ? 指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間，如 :1ms(1KHz)； 10us(100kHz) 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 19頁 共 86頁 D/A轉(zhuǎn)換過程和原理 模數(shù) (A/D)和數(shù)模 (D/A) D/A轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號的裝置。 采樣與量化 數(shù)字信號處理技術(shù) 采樣 ―― 利用采樣脈沖序列，從信號中抽取一系列 離散值，使之成為采樣信號 x(nTs)的過程． 編碼 ―― 將經(jīng)過量化的值變?yōu)槎M制數(shù)字的過程。 包括預處理 、 正式處理 、 顯示等部分 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 7頁 共 86頁 數(shù)字信號處理的主要研究內(nèi)容 數(shù)字信號處理主要研究用數(shù)字序列來表示測試信號 ， 并用數(shù)學公式和運算來對這些數(shù)字序列進行處理 。 數(shù)字信號獲取與處理系統(tǒng)簡介 構(gòu)成 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 6頁 共 86頁 ?模擬信號預處理：模擬信號經(jīng)放大器及抗混頻濾波器變?yōu)榉颠m當 （ 177。 采樣定理 ?167。位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。 采樣定理 數(shù)字信號處理技術(shù) 采樣是將采樣脈沖序列 p(t)與信號 x(t)相乘，取離散點 x(nt)的值的過程。 奇異點 （ 野點 ） 剔除 （ 課堂自學 ） ?167。 用計算機進行測試信號處理時 ， 不可能對無限長的信號進行測量和運算 ， 而是取其有限的時間片段進行分析 ， 這個過程稱信號截斷 。 )( jf? f0?當窗口長度為無限大時，即截取所有的時間序列，則信號的頻譜 WR(jf) 變?yōu)?δ(jf) ，即只有主瓣，而沒有旁瓣。 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 51頁 共 86頁 實際應用中，由于信號截斷的原因，產(chǎn)生了能量泄漏，即使信號頻率與頻譜離散取樣點不相等，也能得到該頻率分量的一個近似值。 展開各點的 DFT計算公式： XR(1)=x(0).cos(2pi*0*1/N)+x(1).cos(2pi*1*1/N)+x(2).cos(2pi*2*1/N)… .. XR(2)=x(0).cos(2pi*0*2/N)+x(1).cos(2pi*1*2/N)+x(2).cos(2pi*2*2 /N)… .. 快速傅立葉變換 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 60頁 共 86頁 有大量重復的 cos、 sin計算， FFT的作用就是用技巧減少cos、 sin項重復計算。 傅里葉級數(shù)的數(shù)學基礎(chǔ) ()yt 沈陽航空工業(yè)學院飛機設(shè)計教研室 第 65頁 共 86頁 傅立葉級數(shù)的三角函數(shù)形式
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