FFT-相干采样和绘制信号被采样后的频谱方法

1.相干采样:要保证后一个输入信号周期内被采样的点和前一个周期的点有一点差别,避免只采到每个周期内一样点从而掩盖了真实性能。所以需要fs/fin=M/N为无理数,并且为了尽可能多的采到不同值,fs/fin取大些。例如fs/fin=5Ghz/570Mhz=500/57,那么每采样500个点才会开始采样有重复的点,或者说这500个点都是互相不同的电压值。如果fs/fin为有理数,例如fs/fin=5Ghz/500Mhz=10,那么每采样10个点就开始有重复。通常M取质数避免被整除,N取2的幂次。

2.绘制信号被采样后的频谱方法:先感受采样前后频谱长什么样:采样相当于将连续的输入信号在时域上与一连串脉冲激励相乘图1(a),在频域上表现为卷积图1(b),并以采样频率fs为间隔进行复制图1©,当fs>2fin时信号不会被混叠。但假如采样电路引入了三次失真谐波3fin,这个三次谐波频率是不符合那奎斯特采样,所以会被混叠。因为高于奈奎斯特频率(采样频率的一半)的频率成分将被重构成低于奈奎斯特频率的信号 ,例如图1(d)中3fin以fs/2对称到低频的fs-3fin上。对于我们来说关心的是第一那奎斯特频率区间(-fs/2~fs/2,双边谱时),看区间内有哪些不希望的频率成分。
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对采样后频谱的分布说明:任意频率的信号fin被fs采样后,其在频谱上都是以fs为间隔进行复制,输入信号fin在双边谱中分布在±fin,所以在采样后的频谱中分布在±fin+Nfs(N=任意整数),例如上图1(d)中3fin被采样后将分布在±3fin+Nfs。

举例说明采样后频谱的绘制方法:图2中采样频率fs=1Mhz,输入红色信号f_red=0.25Mhz,输入蓝色信号f_blue=2.6Mhz。那么采样后,红色信号会分布在±0.25Mhz+N1Mhz,蓝色信号±2.6Mhz+N1Mhz,从而可以绘制出图2。从图2也可以看到,蓝色信号被混叠到低频的第一那奎斯特频率区间。
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