研究背景
研究數字頻譜最有效方法通常是離散傅立葉變換。頻率解析度是指對兩個相鄰譜峰進行區分的能力,表現形式為頻譜中能夠分辨的兩個頻率分量的最小間隔。
在信號處理中,人們為了把整個頻率範圍內的某段重點頻區局部放大,獲得比整個頻率範圍的頻率解析度更高的頻率解析度,從而觀察頻譜中的細微部分。因此提出頻譜細化這一課題。
研究意義
考慮到數位訊號分析中,雖然提高信號的採樣頻率可以改善信號分析的頻率解析度,但是提高信號的採樣頻率通常需要付出額外的硬體代價,往往受制於可實現性與成本問題而難以實現。因此,就需要使用頻譜細化技術在儘可能低的採樣頻率下提高數位訊號分析的頻率解析度的措施。
基本思路
頻譜細化的基本思路是對信號頻譜中的某一頻段進行局部放大,也即在某一頻率附近局部增加譜線密度,實現選帶頻段分析。
常見方法
常見的經典方法有:復調製細化法、chirp-Z變換、FFT+FT細化法、DFT補零法等很多方法。
復調製細化法:又稱為選帶頻率細化選帶頻譜分析,是20世紀70年代發展起來的。其傳統的分析步驟為:移頻(復調製)--低通濾波器--重抽樣--FFT及譜分析--頻率成分調整,因其物理概念非常明確,所以一直沿用至今。
FFT+FT細化法:該方法的原理本質是將連續傅立葉變換經過將積分化成求和、時域離散化和時域截斷為有限長三個步驟變換得到時間離散、頻率連續的特殊傅立葉變換形式。FFT+FT連續細化分析傅立葉變換法先用FFT做全景譜,再對指定的一個頻率區間進行細化計算:先確定頻率解析度,再確定計算頻率序列,最後用FT連續譜分析方法進行實部和虛部計算,合成幅值譜和相位譜。
Chirp-Z變換:最早提出於1969年,CZT是一種在Z平面上沿著螺旋線軌道計算有限時寬的Z變換方法。基本原理是在摺疊頻率範圍內,任意選擇起始頻率和頻率解析度,在這有限頻寬里對樣本信號進行Z變換,這與頻譜校正方法中的FFT+FT連續細化分析傅立葉變換法的基本原理是一樣的。