功率谱估计的Welch方法中的窗函数研究(2)

功率谱估计的Welch方法中的窗函数研究

第4期　　　　　　　　范瑜　邬正义:功率谱估计的Welch方法中的窗函数研究

数据

分

段窗处理37求各段功率谱　　

图1求平均功率谱　　

2　不同窗函数的谱估计性能分析

为分析Welch谱估计的性能,我们采用Matlab进行了计算,选取如下计算参数:

(5)输入信号,x(n)=sin(23π31503t)+sin(23π

32003t)

假设噪声为加性高斯白噪声,噪声方差为0.1。FFT点数256,采样点数1000,分段重叠128,在此基础上,研究不同窗函数的作用。选取窗长度255的Chebyshev窗、Hanning窗、Kaiser窗、Rectangular窗做分析,其结果如图2所示:

图2

由图2分析可知,在其他条件一致的情况下,Kaiser窗和

Hanning窗的噪声水平较低,而Chebyshev窗的分辨率较好。Reclangular窗由于对信号的突然截断及无法避免的吉布斯现象,频谱泄露严重,噪声水平较高。

在进行谱分析时选择什么样的窗函数是由具体的使用环境来决定的。如果仅要求分辨率高能精确读出主瓣频率而不考虑幅度的精度,例如测振动物体的自振频率时,则可选用主瓣宽度比较窄便于分辨的Rect2angular窗函数。从图2也能看出Rectangular窗的主瓣频率指示最精确。对存在于强干扰情况下的窄带信号,若干扰靠近信号则可选用旁瓣幅度较小的窗函数;若离开通带较远则可用渐近线衰减速度比较快的窗函数。总之,窗函数的选择一定要针对不同的信号和不同的处理目的加以选用才能收到良好效果。

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