原创
离散时间信号做DTFT后的频谱问题
2011-6-14 15:03
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分类:
测试测量
http://www.chinavib.com/forum/thread-32694-1-119.html
对离散时间信号做DTFT得到以2pi为周期的连续频谱,并且2pi对应的频率大小是fs,那么
想问一下:2pi—4pi对应的频率又是多少??
为什么设计低通滤波器时只在0--pi上分析??
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2pi到4pi对应的就是fs到2fs的频率成分.
连续时间信号离散化的结果就是频域周期化,这个周期就是2pi(对应fs);所以通常取-pi到pi分析就行.
实际测得的信号都是实信号,实信号的正负频率的幅值是对称的,因此只分析0到pi就行了,这也就是为什么
低通滤波器设计时只分析0到pi的原因
最简单的想法,离散化的dtft是相对于归一化数字角频率的,即w=2pi*f/fs.这个就是fs对应于2pi的根本原因。
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实际信号都是无限带宽的,对离散的信号做DTFT后,得到的频谱中怎么对应实际信号中f>fs/2着部分频率?
这部分频率跑到那里去了呢?
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做DTFT这前要做抗混滤波,不然的话f>fs/2的部分会折叠回(0,fs/2).
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通过抗混叠滤波,使信号最高频率小于采样频率,这样的话,用脉冲响应法设计出的数字滤波器也就没有频率混叠的,那么双线性不变法设计的优势又在哪里呢??
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1,应该说“通过抗混叠滤波,使信号最高频率小于采样频率”的1/2;
2,我曾指是否产生混叠是决定于采样过程,如果没有用抗混叠滤波器或用得不合适,在采样后的数字信号中包含有混叠的成分,在以后的处理中是消除不了的。抗混叠和IIR数字滤波器的设计方法是两个领域中的概念,无法在一起议论。激冲响应不变法和双线性变换法是在IIR数字滤波器设计中把模拟滤波器转换成数字滤波器两种设计方法。而在使用这两类数字滤波器中,都要求信号的最高频率小于采样频率的1/2。
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抗混叠滤波器只是讲理论时讲到,还不给出具体的表达式,而数字信号处理后回到模拟信号的重构滤波器书上都给出表达式,难道采样定律对应的表达式太简单了?实际上也应该是一个频率在0:fs/2幅度为1的矩形窗(理想低通),不知道对不对?
另外老讲道“归一化‘,但我还是很难形象的理解数字频率的含义,频率除频率还得到频率?一直搞不懂
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为了与信号的实际物理频率区别开,我们称归一化处理后的"频率"为数字频率,单位为弧度/样本(对应数字角频率)或赫兹/样本(对应数字频率)。
对于这种频率归一化,大家可以这么理解:
(1) 既然对于序列而言,元素间的时间间隔Ts并非必须的,那么将其视为1也就不会带来什么问题,即不会影响序列的存储。
(2) 对于序列对应的连续频谱,都是周期的,这个周期由信号的采样频率完全决定。而信号的采样频率是可以变化的,也就是可以按照实际需要给出。换言之,连续谱的周期并不是一个特别重要的限制条件。
(3) 对于周期谱,我们通常只需(也只能如此)关心和存储一个周期的内容,因此,至关重要的是一个周期内各频率对应的频谱密度值的相对关系,而周期的具体大小并不会影响这一点。
因此,我们把频谱的周期统一归整为1---即将实际物理频率改为对采样频率的相对频率(数字频率),这种做法是可行的。当然,在必要的时候,要恢复(求解)数字频率所对应的实际物理频率也是非常容易的。
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