主要内容

信号分析仪中的谱图计算

非平稳信号是频率含量随时间变化的信号。的光谱图对非平稳信号的估计是对其频率内容的时间演化的估计。为了构造非平稳信号的谱图,信号分析仪遵循这些步骤:

  1. 将信号分成等长段。分段必须足够短,使信号的频率内容在分段内不发生明显变化。这些段可以重叠,也可以不重叠。

  2. 窗口,并计算其频谱得到短时傅里叶变换

  3. 以分贝为单位逐段显示每个频谱的功率。将星等并排描绘为具有星等相关彩图的图像。

声谱图视图可用于只包含一个信号的显示器。

将信号分成段

要构造谱图,首先将信号分成可能重叠的部分。在信号分析仪,您可以使用命令控制段的长度和相邻段之间的重叠量时间分辨率重叠.如果你不指定长度和重叠,信号分析仪根据信号的全长选择长度,并有50%的重叠。应用程序将谱图的时间轴与时域图的轴线对齐。

指定的时间分辨率

光谱图选项卡,时间分辨率部分中,点击指定

  • 如果信号没有时间信息,请指定采样中的时间分辨率(段长度)。时间分辨率必须为大于等于1且小于等于信号长度的整数。

    如果信号有时间信息,请指定以秒为单位的时间分辨率。该应用程序将结果转换为若干个样本,并将其四舍五入到小于或等于该数字但不小于1的最近整数。时间分辨率必须小于或等于信号持续时间。

  • 将重叠部分指定为段长度的百分比。该应用程序将结果转换为多个样本,并将其四舍五入到小于或等于该数字的最接近的整数。

默认的时间分辨率

如果您选择汽车进行时间分辨率计算,则信号分析仪使用整个信号的长度来选择段的长度。应用程序将时间分辨率设置为N/d样本,括号中表示天花板函数,N是信号的长度,和d它是一个除数吗N

信号长度(N 因子(d 段长度
2样品-63样品 2 1样品-32样品
64样品-255样品 8 8样品-32样品
256样品-2047样品 8 32样品-256样品
2048样品-4095样品 16 128样品-256样品
4096样品-8191样品 32 128样品-256样品
8192样品-16383样品 64 128样品-256样品
16384样品-N样品 128 128样本-⌈N/128⌉样品

您仍然可以指定相邻段之间的重叠。指定重叠将改变段的数量。超出信号端点的段是用零填充的。

考虑七样本信号[s0 s1 s2 s3 s4 s5 s6].因为⌈7/2⌉=⌈3.5⌉= 4在没有重叠的情况下,该应用程序将信号分成长度为4的两段。段的数目随着重叠的增加而变化。

重叠样本数 得到的片段
0
S0 s1 s2 s3 s4 s5 s6 0
1
S0 s1 s2 s3 s3 s4 s5 s6
2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3.
S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0 S0

时间对齐

一旦段的长度和重叠被设置,段的数量和它们的边缘位置保持固定,并独立于任何缩放或平移。当你缩放和平移时,信号分析仪计算和显示光谱图使用的片段,在可见的放大区域感兴趣。

应用程序:

  • 将谱图的时间轴与相应的时域图的轴线对齐。这样,给定时间的光谱内容与它的发生保持一致。

  • 对于非零重叠,将第一段和最后一段扩展到信号端点。

  • 如果最后一段超出信号端点,则给信号加零。

当段有0%的重叠时,每个段在实际发生的时间居中。当重叠不为零时,谱图时间轴与时域轴的对准效果是前后时间间隔被拉长。所有其他时间间隔都具有相同的长度。换句话说,除了第一个和最后一个片段,每个片段的中心都对应于实际发生的时间。考虑一下这个例子:

窗口段和计算谱

信号分析仪将信号分成重叠的部分,应用窗口每个部分都有一个Kaiser窗口。形状因子β窗户,因此泄漏可调。

请注意

用于计算信号频谱的泄漏量和用于谱图分段加窗的泄漏量是相互独立的。你可以分别调整它们。

该应用程序然后计算每个片段的频谱,以下列出的程序信号分析仪中的频谱计算,但分辨率带宽的下限为

RBW 性能 4 × f 跨度 1024 1

总之,信号分析仪找到了一个折中方案,在整个段长度的谱分辨率和计算大型fft的性能限制之间达成妥协。

  • 如果分析整个段的分辨率是可以实现的,应用程序使用指定形状因子的Kaiser窗口计算整个段的单个修改周期图。

  • 如果不能通过分析完整的段得到分辨率,则应用程序计算韦尔奇周期图:它将段划分为重叠的子段,窗口每个子段,并对子段的周期图进行平均。应用程序选择子段大小、窗口和重叠部分,使复合周期图等价于具有指定Kaiser窗口的整个段的修改周期图。

显示频谱功率

该应用程序使用一个带有默认MATLAB的颜色条,以分贝显示短时间傅里叶变换的功率®colormap。颜色条包括光谱图的全功率范围,如果你缩放或平移,颜色条不会改变。

您可以更改由给定颜色范围表示的大小级别。在光谱图选项卡,更改要显示的最小和最大功率值。您还可以设置颜色图,使其包含光谱图放大部分的全功率范围。在显示选项卡上,单击适合colormap按钮。

另请参阅

应用程序

功能

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