用DFT分析正弦信号频谱时应注意的几个问题

从DFT谱失真原因出发，分析了信号加窗和DFT频域采样点数对DFT谱的影响，指出了决定DFT谱分辨率的主要是信号长度，即窗长度；在窗长度一定的情况下，窗类型也有影响，而DFT变换点数则决定DFT谱与信号的DTFT谱的接近程度。     

改进的脉冲雷达信号加窗DFT频谱校正算法

为了减少加窗效应对基于离散傅里叶变换(DFT)频谱分析的测频算法产生的不良影响,推导了不同K值下,广义余弦类窗函数的频谱及幅度比值法插值校正公式.针对脉冲雷达信号DFT频谱校正问题,提出一种改进的Sinc窗函数.仿真结果表明,通过选择最优插值窗函数,可减少窗口效应并简化插值校正算法;该算法符合基于大点数DFT的脉冲雷达信号数字接收机的实际应用.     

工程信号处理中离散傅里叶变换的误差

离散傅里叶变换（DFT）的误差一般是通过窗函数的卷积来解释的,作者从内积运算诊断相关信号的观点,分析了DFT误差的原因,给出了误差公式,指出基向量和被分析信号的向量不吻合是造成内积运算诊断相关信号误差的根本原因．通过计算例子分析了DFr方法的误差特性：DFT分析结果在分析时间丁内插值细分,或延拓出分析时间T以外者时,存在误差;DFT分析结果会出现一定的随机性;DFT在快速逼近信号方面效率不高．分析时间长度丁对DFT分析的误差有影响：增加丁可以消减旁瓣误差,但是不能消减泄露误差．     

频谱泄漏效应补偿的信号处理方法研究

为减小频谱泄漏对谱分析的影响, 将传统离散傅里叶变换(DFT: Discrete Fourier Transform)的方法和运算从经典的一维频谱扩展到二维时频谱, 在此基础上对简谐信号存在能量泄漏的频谱中任意频率成分的幅值与时域信号截断长度的关系(时谱)进行实验研究, 从而提出一种信号的时谱描述方法。实验结果表明, 在频谱泄漏条件下任意频率成分的幅值随时域信号截断长度的变化遵从sinc 函数, 基于这种关系可完成简谐信号任意截断条件下的频谱构造, 实现零误差幅值谱构成, 得到非整周期截断时DFT 幅值谱误差与信号中所含周期数的关系服从指数规律, 且当信号长度是周期的10 倍时, DFT 频谱产生的标准差约为0. 001。     

基于MATLAB图形用户界面的离散信号谐波分析

通过分析周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换的关系,为谐波分析提供理论依据。由于存在频谱泄露和栅栏效应,使用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时计算精度不高。为此,提出采用频域采样点数等于离散信号长度的离散傅里叶变换(DFT)进行谐波分析,可以有效地减小频谱泄露和栅栏效应带来的影响。通过模拟分析,验证了相比于FFT算法,DFT具有较高的计算精度。最后,基于DFT,使用MATLAB GUI制作了一款具有界面友好且便于数据处理的谐波分析软件;其中包含误差计算模块。利用该软件对多个信号进行谐波分析并计算误差。结果表明,误差的均方差和标准差均较小,由此进一步证实DFT是有效的。     

正弦信号频率估计算法研究

为精确估计噪声中正弦信号的频率,研究了任意长度正弦信号的频率估计算法.取2的整数次幂个数据样本点,基于谱线插值算法估计短序列的频率.根据信号的频率、频率分辨率及最大谱线对应的索引值之间的关系,确定原信号傅里叶变换(DFT)幅度最大谱线对应的索引值.利用谱线插值解决了任意长度正弦信号的频率估计问题.仿真结果表明:该算法的性能不随信号频率的变化而变化,在整个频段范围内比较稳定,均接近正弦波信号频率估计的克拉美-罗限.     

离散傅里叶变换的自适应循环电力谐波分析算法

提出一种基于DFT的自适应循环电力系统信号分析算法,该算法将插值算法和相位差校正算法进行融合.首先使用插值算法估计被检测信号的频率,计算出最佳的信号整数倍周期的截断长度,然后利用相位差校正算法纠正测量分量的频率、相位和幅度等参数,信号中各频率分量在迭代循环中进行分离.仿真实验中,通过添加海明窗、汉宁窗、布莱克曼窗和莱夫-文森特窗等来展示该文方法的效果.实验结果表明,该方法相比其他算法具有较高的计算精度.     

认知无线电系统中有限长度循环谱检测的噪声特性分析

为提高认知无线电系统对微弱信号的频谱检测能力,循环谱检测方法越来越受到重视。但是,有限长度循环谱检测对微弱信号检测性能的影响无法忽视,尤其是噪声信号,经有限长度循环谱估计后,在循环谱平面上的残留值直接决定了循环谱检测的性能。对连续信号的理想循环谱估计方法进行了分析,对有限数据长度、离散采样的白高斯噪声循环谱特性进行了研究,并从噪声信号的自相关特性着手,研究了由于有限数据长度造成的α≠0平面噪声残留问题。从理论上推导了α≠0平面上噪声循环谱估计与数据长度N之间的关系,证明了噪声循环谱估计的下降速度与1/√N成比例,为确定有限长度循环谱检测性能限提供了理论支持。     

DFT频谱分析中时域加窗的研究

阐述了DFT频谱分析过程中时域加窗的原因及过程,深入分析了不同的窗型和窗长对频谱泄露的大小和频率分辨率高低的影响,给出了相应的MATLAB仿真结果,提出了DFT谱分析中窗型和窗长选择的一般原则以提高DFT频谱分析的质量.     

应用拓展时域信号法抑制DFT频谱泄漏

该文直观地分析了DFT频谱泄漏产生的机理,指出采样频率与信号频率的比值为无理数时频谱泄漏不可避免,只能尽量减少。同时提出一种拓展时域信号的DFT频谱泄漏抑制方法,Matlab仿真结果表明:与海宁窗加权的DFT比较,该方法抑制频谱泄漏的效果较好。     

心音信号的短时傅立叶变换分析

心音信号是一种典型的非平稳信号,短时傅立叶变换(STFT,又称窗口傅立叶变换)是用于对非平稳信号进行时频分析的有效工具.在用STFT分析心音信号时,窗口宽度的选择是非常重要的.一方面,要使用尽可能窄的窗口来保证信号的局部平稳性,另一方面,要选用较宽的窗口来提高频率分辨率.如何处理这一矛盾就成了问题的关键.通过调整滑动时间窗的宽度,达到了比较满意的效果.首先用窄时间窗进行分析,频谱图具有高时间分辨率,得到了心动周期等时域特征参数.进而逐渐加宽时间窗,最后得到高频率分辨率的频谱图,可以看出各心音成分的频谱特征.实验结果表明,不同时频尺度的STFT分析可以很好地描述正常心音信号的时域和频域特征.     

基于时频域特征的场景音频研究

随着人们对于场景音频研究的逐渐深入,现有的分析方式由于存在不能完整反映音频的声学特性等弊端,已经无法满足人们的需求。基于时频域特征的分析方式可以很好地解决这一问题,即通过提取场景音频的语谱图,使待分析信号中包含的声学事件得到完整保留,使其表现得更加直观。语谱图中包含着丰富的纹理信息,选取不同窗长,可分别得到场景音频的宽带语谱图和窄带语谱图。对比实验表明,窄带语谱图可以更好的反映出待分析信号中所包含声学事件的趋势、连续性及分布特征。因此对场景音频进行时频域特征分析更适合使用窄带语谱图。     

可变窗信号趋势算法及其应用于火灾自动探测

提出了计算窗可变的趋势算法，并将该算法应用于火灾自动探测．测试结果表明，它能及时检测出标准试验火源并极大地降低了误报警率．     

采用短时傅里叶变换的铁路车载探地雷达数据解译方法

为了更好地实现探地雷达( GPR)在铁路路基检测中的应用,寻求一种用于识别路基不同病害特征的有效方法,克服传统人工解泽方法的低效率和主观性,选取大同一准格尔铁路线中典型的雷达实测图像,采用短时傅里叶变换(STFT)方法,通过对信号进行时域和频域分析,确定合适的窗函数类型和长度,得到一组可用于对不同铁路路基病害进行分类的时频域图像,分析表明,图中不同深度处的能量分布特性与实际路基情况相符.然后,通过对图像形态特征的分析,得到一组典型的特征参数值,研究了不同目标信号在该特征参数空间的聚类特征,并将STFT方法与Welch功率谱估计法、时域局部能量法的计算结果进行了对比分析,结果证明STFT方法具有优越性,可以作为GPR数据分类的基础.     

Costas序列短波MFSK通信时频联合同步方法

针对低信噪比与强多径传播导致短波MFSK信号捕获困难、同步精度低的问题,提出一种基于Costas序列的短波MFSK信号时频联合同步方法。利用Costas序列二维图案优异的自相关特性进行信号检测与同步,将传统的滑动窗口法由时域扩展到时频域,同步获得时间和频率的估计值;为了降低计算量,给出了频偏与时延的精估计方法。仿真结果表明,与传统伪随机码(PN码)同步方法相比,提出的方法具有更好的抗噪声和抗频偏性能。在信号带宽为50 Hz、同步序列长度为1.28 s的ITU-R中纬度短波信道上,该同步方法能够达到98%的捕获率,虚警概率低于10^-2;时间同步误差低于12 ms;频率估计误差低于1 Hz。     

多普勒信号频域压缩算法中最佳时窗长的选择

研究基于短时傅里叶变换（STFT）的可变窗长的多普勒信号的频域压缩算法中最佳时窗长度的选择问题，提出了根据系统压缩倍数的要求及信号的局部平稳性，选择STFT时间窗长度的可变窗长的频压缩算法，并得到其简化的二窗法频域压缩算法，仿真结果表明，与固定窗长法相比，二窗法频域压缩算法克服了取固定窗长度时存在的偏差较大的问题，取得了比较满意的仿真结果。     

一种基于时频域归一化二次谱的信号特征检测方法

针对传统的基于傅里叶变换的信号特征检测方法在频率域内没有考虑时间分辨率，而基于小波变换的方法对缓变信号特征检测困难等问题，提出了一种基于时频域归一化二次谱的信号特征检测新方法．该方法首先在频率域内对原始信号的振幅谱进行傅里叶变换，再将其归一化，获得归一化二次谱，这种二次谱的自变量具有时间量纲，它既能反映信号的频率特征，也能反映信号的时间特征．然后，基于二次谱进行特征检测，同时可采用补零或加窗等方法对数字信号进行处理，以防止频谱泄露，从而克服了单纯频谱分析的不足．针对大型杆件与石油管线传导信号的特征检测结果表明，所提方法能对被测物的完整性做出准确、有效的诊断．     

基于互相关理论软件无线电信号处理效果评估

为了解决软件无线电信号处理过程中同一系统不同方案引起的差异问题,采用互相关评估准则,以相关算子为理论依据,相关系数为评估指标,分别利用Hamming窗、Db3-3小波、时域加Kasier窗和Db3-4小波基四种不同方法,分析了标准测试信号的选取理由和依据.Matlab仿 真结果表明:互相关评估准则可应用于不同处理信号差异的效果评估,是一种归一化、定量的时域评估方法.     

STFT和Zoom-FRFT联合的多分量LFM信号参数估计方法

针对传统基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的多分量线性调频信号(MLFM)参数估计方法中计算量大,估计精度低等问题,提出了一种短时傅里叶变换(STFT)和Zoom-FRFT联合的参数估计方法.首先,利用STFT得到MLFM信号的短时傅里叶域频谱图,对其进行直线检测得到各个分量参数的粗略估计.然后,利用LFM信号在FRFT域的频谱分布特征和STFT窗函数的主瓣带宽,计算得到待估计信号在FRFT域变换阶次和频谱的分析范围;最后,在Zoom-FRFT域采用优选法对各个分量进行精估计,得到精确的变换阶次和峰值位置.仿真结果表明,该方法可以有效地对MLFM信号进行参数估计,可以根据实际需要灵活选择窗函数的宽度和细化倍数,与传统方法相比,提高参数估计精度的同时大大减小了计算量.     

坦克目标时频特征分析

为获得目标信号的更多特征,提高识别概率,引入了短时傅里叶变换的方法对毫米波探测信号进行时频分析;结合坦克目标毫米波信号频谱的特点给出了窗函数的选择方法;分析了坦克装甲车辆与其主要干扰的毫米波信号频谱图的差别,在此基础上给出了毫米波信号在时频域的特征选取方法. 分析结果表明:采用短时傅里叶变换的时频分析方法得到的坦克毫米波信号的频域特征与其主要干扰存在较大差异,据此可以进行坦克目标的识别.