用DFT对连续信号进行谱分析时,理论上的结果和实际上的过程之间是有一定区别的,这些区别会对我们计算分析过程带来误差,本文将为你讲解DFT谱分析的两个常见问题并为你分析产生以上问题的原因。
一.泄漏现象
在理论上,比如一个
余弦单频离散时间信号,在进行DFT后,得到的是两条理想的冲击的周期延拓,但是实际中我们知道,在分析时,不可能对无限个信号进行分析,因此实际上,相当于对一个离散时间信号时域上加窗截断,那在时域上相乘,
频域上卷积,因此实际上的谱一定会受到窗函数谱的影响,这样,在你得到DTFT之后进行采样得到DFT时,不一定得到单线谱,只有在满足一定条件的时候才能满足单线谱,因此可见,本来理论上集中在一个频率上的能量,向其与能量上发散泄漏。
解决这问题,在窗函数类型确定的时候、我们可以使窗函数的长度增长,这样可以使窗函数的频谱主,旁瓣变窄,使能量向其他频率分量泄漏减少,但与此同时带来计算量增大的问题。在窗长度固定的时候,我们可以考虑改变窗的种类,比如用其他窗类型,汉明窗,汉宁窗等,这些窗在频域上对能量泄漏有改善,但凡事有两面性,这些窗的引入,会使信号在时域上有所失真。
二.栅栏现象
因为DFT是对DTFT的等距采样,就像是通过一个栅栏看一幅图,只能在离散点看到真实的图景,因此,我们常在信号末尾补零,增加DFT点数,用更多的点来描绘DTFT的
包络形状。实际中,DFT的点数只要大题信号点数就可以,因为频域抽样对应时域周期延拓,DFT点数大于信号点数,在理论上就不会发生重叠。