模擬信號的離散化:利用a/d轉(zhuǎn)換將信號離散化。
采樣過程:是指將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程,該過程包括了采樣、量化、編碼等,這是數(shù)字信號分析的必要過程。
量化及誤差:量化又稱幅值量化,將采樣信號χ(n△t)經(jīng)過舍入的方法變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)的過程稱為量化。當采樣信號χ(n△t)落在某一小區(qū)間內(nèi),經(jīng)過舍入方法而變?yōu)橛邢拗禃r,則產(chǎn)生量化誤差。
采樣定理:采樣的基本問題是如何確定合理的采樣間隔△t以及采樣長度t,以保證采樣所得的數(shù)字信號能真實的代表原來的連續(xù)信號χ(t)。一般來說,采樣頻率越高,所獲得的數(shù)字信號越逼近原信號;反之采樣頻率降低一定程度,就會丟失或歪曲原來信號的信息,將會產(chǎn)生頻率混淆現(xiàn)象。
采樣長度與頻率分辨率:當采樣間隔△t一定時,采樣長度t越長,數(shù)據(jù)點數(shù)n就越大。為了減少計算量,t不宜過長。但是若t過短,則不能反映信號的全貌,因為在作傅立葉分析時,頻率分辨率與采樣長度成反比,即△f=1/t=1/(n△t)。
泄露及窗函數(shù):數(shù)字信號的分析不可能對無限長的信號進行分析運算,而是需要選取合理的采樣長度t,亦即對信號進行截斷。截斷后所得頻譜是真實頻譜與窗譜的卷積。顯然真實頻譜被歪曲了,這種現(xiàn)象稱為泄漏。
加窗的作用除了減少泄漏以外,在某些場合,還可抑制噪聲,提高頻率分辨能力。
對于窗函數(shù)的基本要求是:窗譜的主瓣要窄且高,以提高分辨率;旁瓣應(yīng)小,正負交替接近相等,以減少泄漏或負譜現(xiàn)象。
窗函數(shù)的選擇:如果僅要求精確讀出主瓣頻率,而不考慮幅值精度,則可選用主瓣寬度比較窄而便于分辨的矩形窗,例如測量物體的自振頻率等;如果分析窄帶信號,且有較強的干擾噪聲,則應(yīng)選用旁瓣幅度小的窗函數(shù),如漢寧窗、三角窗等;對于隨時間按指數(shù)衰減的函數(shù),可采用高斯窗來提高信噪比。