Способ определения несущей частоты дискретного сигнала

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу определения несущей частоты дискретного сигнала. Способ определения несущей частоты дискретного сигнала включает загрузку сигнала, умножение дискретного сигнала на весовую функцию, расчет спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье и определение искомой частоты составляющей спектра сигнала с наибольшей амплитудой. По результатам анализа дискретного преобразования Фурье всего сигнала с учетом максимально возможной ошибки определяется диапазон значений дискретного сигнала, в который укладывается один период основной частотной составляющей сигнала, выполняется последовательное увеличение с шагом 1 отсчет в рамках определенного раннее диапазона числа значений дискретного сигнала, для которого осуществляется дискретное преобразование Фурье, определение максимального значения амплитуды составляющих спектра с последующим определением числа значений дискретного сигнала, для которого максимальное значение амплитуды составляющих спектра максимальное, с последующим нахождением искомой частоты как обратной величины определённого числа значений дискретного сигнала, умноженного на период дискретизации. Технический результат - повышение точности при определении несущей частоты дискретного сигнала. 1 ил.

 

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов.

Известен способ [1] определения несущей частоты дискретного сигнала с помощью дискретного преобразования сигнала (ДПФ) При ДПФ предполагается, что последовательность отсчетов анализируемого сигнала является периодически продолженной вперед и назад во времени. Если анализируемая последовательность содержит целое число периодов гармонического сигнала, то периодически продолженный сигнал представляет собой гармонические колебания (без скачков), а вычисленное ДПФ содержит лишь один спектральный отсчет, отличный от нуля. В противном случае периодически продолженная последовательность не может являться набором отсчетов непрерывной синусоиды, что приводит к появлению в спектре дополнительных составляющих, отличающихся по частоте от частоты исследуемого сигнала. Это явление называется растеканием спектра.

Для уменьшения растекания спектра при ДПФ применяются весовые функции [1]. В этом случае перед расчётом ДПФ сигнал умножается на весовую функцию, которая должна спадать к краям сегмента. Это приводит к ослаблению эффектов, связанных с возникновением скачков сигнала при периодическом повторении анализируемой конечной последовательности, и, таким образом, к уменьшению растекания спектра. Однако при применении весовых функций происходит расширение центрального лепестка частотной характеристики, что вносит дополнительную погрешность в определении несущей частоты дискретного сигнала.

Недостатком данного способа является погрешность определения несущей частоты дискретного сигнала из-за явления растекания спектра.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности при определении несущей частоты дискретного сигнала.

В случае, когда необходимо определить значение несущей частоты ограниченного во времени дискретного сигнала, предлагается воспользоваться свойством минимизации растекания спектра за счет поиска такого числа значений дискретного сигнала, которое будет соответствовать одному периоду несущего сигнала.

В предложенном способе определения несущей частоты дискретного сигнала весовые функции не применяются.

Алгоритм реализации предложенного способа определения несущей частоты дискретного сигнала представлен на фиг. 1.

После загрузки сигнала определяется диапазон значений дискретного сигнала, в который укладывается один период основной частотной составляющей сигнала. Это можно сделать по результатам анализа ДПФ всего сигнала с учетом максимально возможной ошибки, являющейся следствием эффекта растекания спектра. Затем последовательно выполняется ДПФ с увеличением числа значений дискретного сигнала в рамках определенного раннее диапазона. Для каждого рассчитанного спектра определяется и сохраняется максимальное значение амплитуды составляющих спектра. Далее определяется число значений дискретного сигнала, для которого максимальное значение амплитуды составляющих спектра максимальное. Тогда несущая частота сигнала будет величиной, обратной величины определённого числа значений дискретного сигнала умноженного на период дискретизации.

Список литературы

1. Сергиенко, А. Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко. – СПб.: Питер, 2005. – 604 с.

Способ определения несущей частоты дискретного сигнала, включающий загрузку сигнала, умножение дискретного сигнала на весовую функцию, расчет спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье и определение искомой частоты составляющей спектра сигнала с наибольшей амплитудой, отличающийся тем, что по результатам анализа дискретного преобразования Фурье всего сигнала с учетом максимально возможной ошибки определяется диапазон значений дискретного сигнала, в который укладывается один период основной частотной составляющей сигнала, выполняется последовательное увеличение с шагом 1 отсчет в рамках определенного раннее диапазона числа значений дискретного сигнала, для которого осуществляется дискретное преобразование Фурье, определение максимального значения амплитуды составляющих спектра с последующим определением числа значений дискретного сигнала, для которого максимальное значение амплитуды составляющих спектра максимальное, с последующим нахождением искомой частоты как обратной величины определённого числа значений дискретного сигнала, умноженного на период дискретизации.