fft每隔乙個點補零,係數數值有何變化?

時間 2021-05-29 23:27:07

1樓:老王

題主的問題很有意思,不知道題主在研究什麼領域,遇到了這樣的問題。

問題描述比較簡單,我們先來乙個題目補完計畫:乙個時域序列,每隔乙個點補零,對此操作後的序列進行FFT得到的新序列相比於操作前的時域序列FFT結果,有何變化。

在數字系統當中,這個操作是一種特殊內插,或者稱之為上抽樣器擴充套件器)。先說結論:擴充套件器會導致頻譜以2倍速度壓縮,並週期延拓,並產生對映。

分析:設原始序列:

上抽樣之後的序列:

Z變換上述序列:

將z更換為 則可得到

對於上述結果的分析,當原頻域序列 的2,4,6,8對於與變換後的序列 的1,2,3,4是等值的,即擴充套件後的序列就是原頻譜縮短一半的結果。由於頻譜縮短了一半,縮短後的頻譜經過週期延拓,產生了新的映象,這就是結論。

上面都是比較理論的解釋,我們接下來放到實際環境當中來分析這個問題。

對於乙個取樣系統的時域取樣序列,我們進行插值擴充套件,實際上取樣率增加了,原始序列所包含的頻譜成分保持不變,因此序列FFT後得到的頻域序列所代表的頻譜寬度變寬了,原始頻譜成分不變,則實際看到的就是頻譜中有效成分變窄了。(原始頻譜的寬度為±1GHz,擴充套件後的FFT表示的頻寬變寬了±2GHz,而採集到的頻譜不變,這個時候如果把尺度都對映到-π到π下,看到的原始頻譜變窄了)。

擴充套件後的FFT頻譜解析度並沒有改變,因為時域序列增加1倍,那麼FFT之後的頻域序列增加一倍,因此頻域解析度沒有改變,只是序列變長了,能夠觀測到的頻域更寬了。由於插值都是0,每個原始資料與0之間都包含豐富的高頻分量,因此擴充套件後的頻域,在高頻位置有很多的能量分布。

多抽樣率數字訊號處理基礎部分,有詳細介紹該部分內容。

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