窗函數(shù)如何發(fā)揮防止頻譜泄露的作用
2022-03-29 21:14 作者:我愛計(jì)算機(jī)科學(xué) | 我要投稿
當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時(shí)候,會(huì)由于各種原因,包括采樣時(shí)間有限、非整數(shù)周期采樣等,導(dǎo)致出現(xiàn)頻譜泄露的現(xiàn)象,這個(gè)時(shí)候就要通過窗函數(shù)來進(jìn)行彌補(bǔ)。


我們知道,信號可以按照傅里葉級數(shù)分解為余弦信號和正弦信號,因此,當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣的時(shí)候,相當(dāng)于在時(shí)域中將余弦信號與矩形窗函數(shù)相乘,即:



由于信號在時(shí)域相乘等于在頻域卷積,因此

這可以由沖擊函數(shù)的卷積性質(zhì)得出:

運(yùn)算過程如下:

矩形窗函數(shù)的時(shí)域和頻域特性如下:

由于余弦函數(shù)的頻譜是沖擊序列,因此,窗函數(shù)的選取目標(biāo)應(yīng)該是主瓣盡可能集中,旁瓣盡可能小,以維護(hù)這種頻譜性質(zhì)。除了矩形窗之外,常用的窗函數(shù)還有:海寧窗等。

矩形窗主瓣窄,旁瓣大,頻率識別精度最高,幅值識別精度最低,如果僅要求精確讀出主瓣頻率,而不考慮幅值精度,則可選用矩形窗。
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