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日志

相位谱

已有 669 次阅读2018-7-24 19:18

      对一个序列做fft谱分析时,可得到振幅谱和相位谱。振幅谱有若干峰值组成,一个峰值可能是一个频率成分,也可能是多个频率成分,这次頻谱分析没有能够将它们分析出来。相位谱什乱无序。

       fft相位谱什乱无章,它的唯一用途是在周期采样時,相位谱主频处读出的相位值是序列起始样点的相位值。在非周期采样时,这个相位值偏离正确值,须要校正,校正时须测频率值。

        Apfft相位谱在周期采样时,也是什乱无章,在主频处读出的相位值是序列中间样点的相位值,且精度高於fft测出的,泄漏小。在非周期采样时,apfft相位谱呈水平特性,主频处相位值仍是序列中间样点的相位值,fft中出现的相位偏离自动校正回来了,不必另加校正,不必测频率值。相位谙的水平宽度和信号信杂比成正比,信杂比高宽。在10db时,约一个像素宽。  

         如果某振幅谱峰值处的相位谱中出现一个像素宽以上的水平特性,这个频值上只有一个频率成分。如果相位谱是斜线,这个频值处有二个以上的频率成份。Apfft無噪時精度可達10(-10)以上,有報道達10(-12),甚至10(-15)。製成相位計實測0.003度。

          Wish a Hanning window and no noise, φap converges to the real signal phase of a strong isolated peak as 1/N 4 . This is a dramatic improvement over the 1/N convergence of an ordinary FFT analysis on noiseless data. In the presence of a noise backgroundthat is 1% of the signal peak, the ApFFT convergence diminishes to 1/N. 


相位测量是数字信号处理軍民应用中的一个重要参数,如激光测距的精度就取决于相位测量的精度,雷达和相控雷达。数字测量相位的一个方法是用DFT,DFT相位谱显示的各种频率的相位值,就是测试序列第一个采样的余弦相位值。但FFT中只有在同步采样时,相位才正确。插值公式中相位和频偏有关。FFT测相受频率相位振幅三参数CRLB3。
Apfft在非同步釆样时相位是一条水平线,插值公式中相位值和频偏无关,相位测量受限相位和振幅两参数CRLB2。
CRLB2/CRLB3=1/4 ,所以apfft测相理上就比FFT测相好。

apfft测相的良好特性的原因是:
1 DFT是一个相位変換器,DFT的正交変換矩阵的每一个元素就是不同的相位角。
2 序列移位的DFT是原DFT值乘一个相位值
3 apfft 包括了所有不同起始相位的截断,所以称为全柤位
4截断会引起的频谱和泄露和相移,不同起始相位的截断引起的泄漏和相移是不同的,截断相移可以成对全部扺消,而泄漏也是一个矢量,其全部合成矢量的振幅是单一截断泄漏矢量的平方。
5 DFT分析的对象是离散三角函数,离散三角函数的相位值是线性的,相邻采样的相位差是相同的,知道任一采样的相位值和该序列的相位差(即频率),就知道序列任一采样的相位。


以上各条都和相位有关,这些内在因素使全相位FFT的相位测量特性出乎原先的的设想,是一个意外的收获。
开始只是测试到泄漏小了,后来才知道泄㴜平方了,知道无噪相位精度极高,知道非同步采样相位值不変,再后来才知道apfft测相受限CRLB2 。



           Apfft测相位时不须测频率,所以相位值只有二个変量,振幅和相位。所以它的克j拉罗下限只有二个变量。而fft多了一个频率值有三个変量。CRB2/CRB3=1/4, CRB2理论下限比传统三参数的CRB3低12dB。 

        。Apfft是由N个不同起始位置的fft组成,非周期采样时某一序列相位偏离正常值时,另一序列的相位偏离值正好和它相反,自动抵消掉了。


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