同步采样和非同步采样对信号频谱分析的影响...

同步采样和非同步采样对信号频谱分析的影响:
当采样持续时间与信号周期成整数倍关系时,
FFT变换可精确分辨模拟信号频谱,这种采样为同步采样。
当采样持续时间Tp与信号周期不成整数倍关系时,
模拟信号频率分量的幅值会在数字域中产生泄露,
应用FFT变换不能精确分析模拟信号频谱,这种采样为非同步采样。
对连续周期正弦信号x(t)=2.5*sin(100πt+0.2π)进行以下分析:
信号频率为f=500Hz,周期T=0.02s,相位0.2π;
采样频率fs选择为500Hz,采样持续时间Tp1=2*T=0.04s,采样点数N1=20;
以及Tp2=2.7*T=0.054s,采样点数N2=27;
得到附图1所示的频谱;
采样频率和信号频率为倍频关系,
在一个信号周期内严格采样N0=T0/Ts个点(T0为信号周期,Ts为采样周期),
持续采样点数N0的整数倍时,频谱没有泄露。
附图1中的相位谱主要由于在fft 运算过程中产生小的复数而导致相位失真,
通过当复数的模小于1e^(-10)强制为0得到附图2的相位谱,在50Hz处只有一条谱线。
通过分析,如果能对周期信号实现同步采样,
就可以用FFT变换精确分析连续周期信号的频谱。
同步采样的方法实现:
为了能够实现对信号进行同步采样,主要有硬件同步技术和软件同步技术。
硬件同步技术是利用硬件电路动态锁定连续周期信号的频率,
并对周期信号进行分频,用倍频后的输出作为采样启动信号。
硬件同步主要有两个局限性:
一、捕捉信号的频率范围有限。
二、锁定需要时间,不适合于瞬态分析。
软件同步技术,首先以恒定的速度对连续周期信号x(t)进行等时采样,
得到一组非同步采样序列,然后对序列进行二次同步采样处理。

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