三、误差产生原因及解决办法 冬(一)栅栏效应 非周期信号具有连续谱,但用DFT来计算非周期信 号的频谱时,只能观察到有限个(个)离散频谱 值,而频谱间隔中的值就观察不到了,就好像通 过栅栏观察景物一样,一部分景物被阻挡了,这 种现象称为栅栏效应。将能够感受到的频谱最小 间隔值称为频谱分辨率,一般用表示。频谱分辨 率反映了谱分析算法能将信号中两个靠得很近的 谱保持分开的能力。若时域抽样周期为,抽样点 数为N,则有
三、误差产生原因及解决办法 F=2、11 F2元T=N7 (5-8) NT实际上就是信号在时域上的截断长度T,分辨 率F与T,成反比。栅栏效应是由于频域的离散化 引起的,使得在频谱抽样间隔之间的频谱无法反 映出来,因此是不可避免的。为了改善栅栏效应, 提高频率分辨率,应当增加信号的有效数据长度 或N,也可以采用频谱细化技术,使谱线变密,从 而看到原来看不到的“频谱景象
三、误差产生原因及解决办法 (二)混叠效应 时域信号的离散化是通过抽样实现的,当采样频 率∫=T不够高时,采样信号相对原信号就会产 生频谱的混叠,引起频谱失真。频谱混叠效应是 由于时域的离散化引起的,克服的办法是提高采 样频率,设法满足采样定理,保证f、≥2fm,其 中∫是原信号的最高频率。如果时间记录长度 为T,则在T时间内的采样次N必须满足 N≥2fmT (5-9)
三、误差产生原因及解决办法 冬(三)频谱泄漏 ·频谱泄漏又称截断误差,是由于对信号进行截断, 把无限长的信号限定为有限长,即令有限区间外 的函数值均为零值,相当于用一个矩形(窗)信 号乘相应的信号,如图5-5所示。 图5-5用矩形窗截断信号
三、误差产生原因及解决办法 由图5-5得,y)=x)w),由频域卷积定理有, 信号被截断后的频谱为 Y(@)= o*wo-2立上XQwo-da 2π 而原信号x(t)的频谱是 X()=x ()e-di 显然,X(o)和Y(o)是不同的