基于MATLAB复调制ZOOM-FFT算法的分析和实现

【实例简介】
基于MATLAB复调制ZOOM-FFT算法的分析和实现
2006年第4期 舰船电子工程 121 滤波;使用函数来实现傅立叶变换 次复数乘法。设数字滤波器的阶数为K,滤波器系 数离线生成,则滤波需要DNK次复数乘法,则总 4 Matlab仿真和验证 的运算量为 为验证上述算法及分析过程的正确性,在Mat ZFFT NloN+2N+DN·K (3) 中产生一个正弦组合信号3 随着细化倍数的增加,基带FFT和ZFFT的运算量 x(t)=30cos(2m110t)+30cos(2x11145t) 都会大幅度增加;zFF只有当细化频带较窄(此时 +25cos(2x112.3t)+48cos(2m113.8t) 无需数字滤波)或长序列的情况下,与基带FT相 +50co(2x114.5t) 比才具有运算量上的优势。 分别利用基带FT和ZT对其进行谱分析 ZFT算法存在自身的局限性,其存在的问题 仿真条件:f=2048H,F点数N=1024,细化倍 数D=50。基带FFT的频率分辨率4f=2H,历如下: (1)需要存放中间数据的内存空间巨大限制 ZF的频率分辨率△f=0.04H。仿真结果如图了最大细化倍数 2和图3所示。 (2)采用具有线性相位的FIR数字滤波器实 igure(n 现抗混叠滤波,由于有限阶滤波器的吉布斯效应 ( Gibbs effect),滤波器截止频率处的频谱不可避免 020040060080010001200 会出现局部失真。 (3)细化倍数越高,重釆样的选抽比越高,则 细化带宽越窄。当需要细化的带宽较大时,必须进 5 行多次细化,这势必会增加计算量。 Figure (4)频率成分调整较复杂。将FT和谱分析 105 110115 130 得到的频率成分调整到所选频带的频率成分式较 Frequency(Hz 复杂的过程,特别是为了避免低通抗混滤波器的边 图3FF幅值频谱 缘误差造成的频率混叠 为了比较频率细化的效果,对图中谱线作了归 化处理。图2中fgme(a)为原始信号,fgme(c)6小结 为基带FYT处理后的幅值谱线,fgre(d)为移频后 ZFT算法的关键在于利用傅立叶变换的移频 基带FFT处理后的幅值谱线。由此图可以看出,基 特性将感兴趣的高频段频率移至频谱原点,降低采 带FFT的几个谱峰叠加为一个谱峰,各频率成分不 可分辨。图3中fge(g)为重新采样后F处理样率重新釆样,从而获取较高的频率分辨率。它对 后的幅值谱线,gure(h)为频率调整到实际频率处于获得某些特殊频段而不是整个带宽的信号细微 的幅值谱线。此图中,因频率分辨率降低了D倍 谱结构十分有用。该算法在实际工程技术中有较 zF的幅值谱线中5条谱线清晰可见,说明ZF广泛的应用 效果明显。 参考文獻 5ZF运算量和局限性讨论 [1]胡广书.数字信号处理-理论、算法与实现[M] 北京:清华大学出版社,1997 当采用时域抽取FFT算法时,N点DT的复数 [2] Vinay K ingle, John g proakis.数字信号处理及其 乘法次数为l2N,复数加法次数为NN。为 MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社,1998 [3]赵霞,熊小伏,郭珂.用细化频谱技术分析断路器 简单起见,仅比较两种算法的复数乘法次数。 操动机构振动信号[J.电力系统自动化,2003,(12):37 设频率分辨率4f=fN,细化倍数D=△/40 4」f。要获得4/的分辨率,基带FFT的运算量为 [4]丁康,谢明,张彼德等.基于复解析带通滤波器的 FrT dN)lo 复调制细化谱分析原理和方法[J.振动工程学报,2001, 62(D 14(1):30~35 采用ZF算法,在复调制时只计算重采样的 [5]宗孔德.多抽样率信号处理[M].北京:清华大学 点,需N次复数乘法。同样,调制系数的计算也需N出版社,19 基于 MATLAB复调制Z00M-FT算法的分析和实现 旧 WANFANG DATA文献链接 作者: 王力,张冰,徐伟, Wang li, Zhang bing, Xu Wei 作者单位: 王力,张冰, Wang Li, Zhang bing(江苏科技大学,镇江,212003),徐伟, Xu Wei(船舶系统工 程部,北京,100036) 刊名: 舰船电子工程 英文刊名 SHIP ELECTRONIC ENGINEERING 年,卷(期) 2006,26(4) 被引用次数: 次 参考文献(5条) 1.宗孔德多抽样率信号处理1996 2.丁康;谢明;张彼德基于复解析带通滤波器的复调制细化谱分析原理和方法[期刊论文]振动工程学报2001(01 3.赵霞;熊小伏;郭珂用细化频谱技术分析断路器操动机构振动信号[期刊论文]电力系统自动化2003(12) 4.陈怀琛数字信号处理教程- MATLAB释义与实现1998 5.胡广书数字信号处理一理论、算法与实现1997 本文读者也读过(6条 江波.唐普英基于复调制的ZooⅷFFT算法在局部频谱细化中的研究与实现[期刊论文]-大众科技2010(7) 2.丁康.谢明.张彼德.赵玲.张晓飞. Ding Kang. Xie ming. Zhang bide. Zhao ling. ZHANG Xiaofei基于复解析带通 滤波器的复调制细化谱分析原理和方法[期刊论文]-振动工程学报2001,14(1) 3.罗利春. LUo Lic- hun zoom-FFT的改进、频谱反演与时-频局部化特性[期刊论文]-电子学报2006,34(1) 4.戴振华.纪海林.徐运涛.DAⅠZhen-hua. JI Hai-1in.ⅫUYun-taoZ00MFFT算法在数字音频分析仪中的实现[期刊 论文]-兵工自动化2007,26(10) 5.黄镔.许婧.高峰.束洪春Z0OM-FFT在水电机组振动信号分析中的应用[期刊论文]-昆明理工大学学报(理工版) 2002,27(5) 6.王卫江改进的自适应Zoom-FFT算法研究[期刊论文]一电子技术应用2006,32(7) 证文献(10条 1.程兆刚.唐力伟.张淑琴.曹洪娜基于复调制Z0OM-FFT算法下阻尼比识别的研究[期刊论文]计算机与数字工程 2012(1) 2.刘树强.罗天.王宁.潘栋基于 Labview的异步电机转子断条检测[期刊论文]电子设计工程2011(3) 3.王文森.邱宏安高精度超声流量检测系统设计[期刊论文]电声技术2011(2) 4刘树强.罗天.谭兴文基于 Labview的笼型异步电动机转子断条故障在线检测系统[期刊论文]西南大学学报:自 然科学版2011(9) 5.王乐.苏小敏.杜林.李春化复白噪声中复正弦波频率估计方法硏究[期刊论文]火控雷达技术2011(3 6.周红霞.江佩勤.伍洲基于嵌入式系统的ZFFT移频轨道检测算法[期刊论文]通信技术2010(3 7.焦玮琦.陈特放基于局部频谱细化的轨道移频信号高精度检测[期刊论文]机车电传动2009(2 8.史瑞根.姚金杰基于 Labview的数字变频FFT设计[期刊论文]现代电子技术2009(7) 9武中奇.杨世武丌FT算法在铁路移频信号分析中的应用及其DSP实现[期刊论文]铁道通信信号2008(7) 10.时献江.张春喜.邵俊鹏异步电机断条故障诊断的细化包络方法[期刊论文]电机与控制学报2008(2) 本文链接http://d.g.wanfangdata.com.cn/periodicaljcdzgc200604033.aspx 【实例截图】
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