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幾種常見(jiàn)窗函數(shù)及其 MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)

2013-12-16 13:58 2296 人閱讀 評(píng)論 (0) 收藏 舉報(bào)

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Matlab (15)

數(shù)字信號(hào)處理中通常是取其有限的時(shí)間片段進(jìn)行分析， 而不是對(duì)無(wú)限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和運(yùn)

算。具體做法是從信號(hào)中截取一個(gè)時(shí)間片段， 然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換、 相關(guān)分析等數(shù)學(xué)

處理。 信號(hào)的截?cái)喈a(chǎn)生了能量泄漏， 而用 FFT算法計(jì)算頻譜又產(chǎn)生了柵欄效應(yīng)， 從原理上講

這兩種誤差都是不能消除的。 在 FFT分析中為了減少或消除頻譜能量泄漏及柵欄效應(yīng)， 可采

用不同的截取函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截短，截短函數(shù)稱為窗函數(shù)，簡(jiǎn)稱為窗。

泄漏與窗函數(shù)頻譜的兩側(cè)旁瓣有關(guān)， 對(duì)于窗函數(shù)的選用總的原則是， 要從保持最大信息和消

除旁瓣的綜合效果出發(fā)來(lái)考慮問(wèn)題， 盡可能使窗函數(shù)頻譜中的主瓣寬度應(yīng)盡量窄， 以獲得較

陡的過(guò)渡帶；旁瓣衰減應(yīng)盡量大，以提高阻帶的衰減，但通常都不能同時(shí)滿足這兩個(gè)要求。

頻譜中的如果兩側(cè)瓣的高度趨于零， 而使能量相對(duì)集中在主瓣， 就可以較為接近于真實(shí)的頻

譜。不同的窗函數(shù)對(duì)信號(hào)頻譜的影響是不一樣的， 這主要是因?yàn)椴煌拇昂瘮?shù)， 產(chǎn)生泄漏的

大小不一樣， 頻率分辨能力也不一樣。 信號(hào)的加窗處理， 重要的問(wèn)題是在于根據(jù)信號(hào)的性質(zhì)

和研究目的來(lái)選用窗函數(shù)。 圖 1 是幾種常用的窗函數(shù)的時(shí)域和頻域波形， 其中矩形窗主瓣窄，

旁瓣大，頻率識(shí)別精度最高，幅值識(shí)別精度最低， 如果僅要求精確讀出主瓣頻率， 而不考慮

幅值精度，則可選用矩形窗，例如測(cè)量物體的自振頻率等；布萊克曼窗主瓣寬，旁瓣小，頻

率識(shí)別精度最低，但幅值識(shí)別精度最高； 如果分析窄帶信號(hào)， 且有較強(qiáng)的干擾噪聲，則應(yīng)選

用旁瓣幅度小的窗函數(shù)， 如漢寧窗、 三角窗等；對(duì)于隨時(shí)間按指數(shù)衰減的函數(shù)，可采用指數(shù)

窗來(lái)提高信噪比。 表 1 是 幾種常用的窗函數(shù)的比較。

如果被測(cè)信號(hào)是隨機(jī)或者未知的， 或者是一般使用者對(duì)窗函數(shù)不大了解， 要求也不是特別高

時(shí)，可以選擇漢寧窗，因?yàn)樗男孤⒉▌?dòng)都較小，并且選擇性也較高。但在用于校準(zhǔn)時(shí)選

用平頂窗較好，因?yàn)樗耐◣Р▌?dòng)非常小，幅度誤差也較小。

表 1 幾種常用的窗函數(shù)的比較

名稱 特點(diǎn) 應(yīng)用

矩形窗使用最多，習(xí)慣上不加窗就是使 如果僅要求精確讀出主

矩形窗 信號(hào)通過(guò)了矩形窗。 這種窗的優(yōu)點(diǎn)是主 瓣頻率， 而不考慮幅值精

Rectangle 瓣比較集中，缺點(diǎn)是旁瓣較高， 并有負(fù) 度，則可選用矩形窗，例

旁瓣，導(dǎo)致變換中帶進(jìn)了高頻干擾和泄 如測(cè)量物體的自振頻率

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漏，甚至出現(xiàn)負(fù)譜現(xiàn)象。 頻率識(shí)別精度 等，也可以用在階次分析

最高，幅值識(shí)別精度最低， 所以矩形窗 中。

不是一個(gè)理想的窗。

是很有用的窗函數(shù)。 如果

又稱升余弦窗。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的几种常见窗函数及其matlab程序实现,几种常见窗函数及其MATLAB程序实现(20200911110057).pdf...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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