[发明专利]欠采样下的正弦信号频率的高效测量方法及实施装置

摘要

本发明属于数字信号处理技术领域。为提供一种欠采样条件下频率等参数估计，还提供能完成精确频率测量的欠采样下的正弦信号频率的高效测量方法和装置，本发明采用的技术方案是，分别做传统FFT谱分析和全相位FFT谱分析，得到峰值谱G(q)、峰值谱G_a(q)，从峰值谱上直接读出相位值，取G(q)模的平方得到功率谱值P_g(q)，将P_g(q)与G_a(q)模除后，得到幅值估计；取G(q)的相位值与G_a(q)的相位值的差值除以τ＝(N-1)/2后得到频偏估计Δk，最后将ΔkΔω与qΔω叠加即得数字角频率估计，和直接作为所测信号的相位和幅值估计。本发明主要应用于数字信号处理中的欠采样测量。

主权项

1.一种欠采样下的正弦信号频率的高效测量方法，其特征是，包括下列步骤，设要测出频率、幅值和相位值的正弦波信号为x(t)＝Acos(2πf₀t+θ₀)，首先以低于真实频率值f₀的采样速率f_s对信号x(t)进行模数转换而得到欠采样后的离散信号g(n)＝x(nT_s)，T_s＝1/f_s；然后对g(n)分别做传统FFT谱分析和全相位FFT谱分析，而得到传统FFT谱G(k)k＝0，1，...，N-1和全相位FFT谱G_a(k)，k＝0，1，...，N-1，取G(k)的模值即得传统振幅谱|G(k)|，取G(k)的相角即得传统FFT相位谱同样地，取G_a(k)的模值即得全相位FFT振幅谱|G_a(k)|，取G_a(k)的相角即得全相位FFT相位谱再对全相位FFT振幅谱|G_a(k)|进行谱峰搜索，并记录谱峰所在的k＝q的位置，从该峰值位置直接读出全相位FFT相位谱值即可作为相位测量值另外，在谱峰k＝q位置很容易计算出传统FFT的功率谱值P_g(q)＝|g_a(q)|²，将P_g(q)除以谱峰位置的全相位振幅谱值|G_a(q)|后，得到幅值估计取谱峰k＝q位置的FFT相位值与全相位FFT相位值的差值除以τ＝(N-1)/2后得到频偏估计Δk，最后将ΔkΔω与qΔω叠加即得数字角频率估计和直接作为所测信号的相位和幅值估计；确定出f₀和f_s的整数倍值p，将p和f_s值与叠加后，即可作为最终的频率估计值