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p t 与信号周期成整数倍关系时,DFT 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p t 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DFT 变换不能精确分析模拟信号频谱,这种采样为非同步采样。
对连续周期简谐信号 () 2.5sin(1000.2)x t t ππ=⨯+ 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s f 选择为 500Hz 采样持续时间1p t =2*T=0.04s 采样点数 1N =20
2p t =2.7*T=0.054s 采样点数2N =27
图(6)
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0N =
s
T T 个点(0T 为信号周期,Ts 为采样周期),持续采样点数0N 的整数倍时,幅频谱没有泄露。
图(5)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10
1e
强制为0得到图(6)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DFT 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。