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欠采样下的多频带通信信号高精度载频估计
1
作者 黄翔东 宋金水 李燕平 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期906-913,共8页
为根本解决当前主流的基于调制宽带转化器(MWC)的欠采样频率估计方法存在的3个问题,即采样通道数目多、载频估计精度低、信源频带分布稀疏度条件高,该文提出基于互素谱相位差校正的通信信号载频估计方法。通过将两路互素欠采样取代多路... 为根本解决当前主流的基于调制宽带转化器(MWC)的欠采样频率估计方法存在的3个问题,即采样通道数目多、载频估计精度低、信源频带分布稀疏度条件高,该文提出基于互素谱相位差校正的通信信号载频估计方法。通过将两路互素欠采样取代多路调制宽带转化器欠采样,克服了其耗费欠采样通道数目多的缺陷;基于此,既推导出全景谱谱峰位置与两路互素输出IDFT支路序号对的映射关系,又推导出相邻快拍下该序号对的IDFT相位差与载频值的解析关系,从而克服了主流方法的载频估计精度低的缺陷;通过将最小尺寸全相位滤波器对半分解方法融入原型滤波器设计,构造出两路并行互素谱分析器,还彻底克服了对信源频带分布稀疏度条件高的依赖。仿真表明,相比于主流方法,该文方法仅需耗费不足其1/2的样本数量,载频估计的相对误差降至其1/20以下。 展开更多
关键词 载频估计 互素欠采样 调制宽带转换器 相位差频率校正 多频带通信信号
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基于综合特征的光纤周界安防系统高效入侵事件识别 被引量：20
2
作者 黄翔东 张皓杰 +2 位作者 刘琨 马春宇 刘铁根 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期164-173,共10页
在光纤周界安防系统中,急需对入侵事件实现准确而高效的识别,对事件特征做简练而恰当的描述是其关键所在.本文提出一种基于综合特征的入侵事件识别方法,该方法引入全相位滤波器组将输入信号并行分解为多个频率通道,以提取这些通道的归... 在光纤周界安防系统中,急需对入侵事件实现准确而高效的识别,对事件特征做简练而恰当的描述是其关键所在.本文提出一种基于综合特征的入侵事件识别方法,该方法引入全相位滤波器组将输入信号并行分解为多个频率通道,以提取这些通道的归一化功率值;进而与信号过零率相结合,构成包含时域信息、频域信息的综合特征向量;最后将该特征向量馈入径向基函数神经网络即可准确识别出攀爬、敲击、晃动、剪切四种常见的入侵动作.实验证明,本文方法相比于现有的经验模态分解方法,不仅提高了精度,而且显著加快了识别速度. 展开更多
关键词 光纤周界安防 入侵事件识别 综合特征 滤波器组
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全相位FFT密集谱识别与校正 被引量：30
3
作者 黄翔东 王兆华 +1 位作者 罗蓬 吕卫 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期172-177,共6页
为估计密集谱成分信号的频率和相位值,本文提出基于全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)的密集谱识别与校正算法.利用全相位FFT良好的抑制谱泄漏性质和其特有的"相位不变性",本文方法可在传统振幅谱峰识别法失效情况下,根据相位... 为估计密集谱成分信号的频率和相位值,本文提出基于全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)的密集谱识别与校正算法.利用全相位FFT良好的抑制谱泄漏性质和其特有的"相位不变性",本文方法可在传统振幅谱峰识别法失效情况下,根据相位谱是否满足平坦分布来识别密集谱与单频成分谱;结合全相位时移相位差校正法与相邻apFFT谱线间的相位关系,推导出了一种新的密集谱频率与相位的估计方法,并给出了辨别两种谱分布的参数指标.仿真实验表明,在不同信噪比情况下,本算法精度比原有FFT密集谱校正法有所提高,当SNR>20dB时,本文方法有较高的实用价值. 展开更多
关键词 全相位FFT 谱泄漏 密集谱 谱校正
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全相位时移相位差频谱校正法 被引量：46
4
作者 黄翔东 王兆华 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期815-820,共6页
为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位,提出了基于全相位FFT谱分析的时移相位差频谱校正法.此方法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到初始相位的估计;利用主谱线上的相... 为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位,提出了基于全相位FFT谱分析的时移相位差频谱校正法.此方法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到初始相位的估计;利用主谱线上的相位差值即可获得精确的频率估计.同时阐述了传统相位差法向全相位时移相位差法的衍生关系.由于全相位FFT具有良好的抑制频谱泄漏特性,因而该法的频率和相位估计精度非常高,无噪时频率误差处于10-12分辨率级,相位误差可达10-9度. 展开更多
关键词 频谱分析 频谱校正 时移相位差 全相位FFT 频谱泄漏
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全相位FFT测相方差及其Cramer-Rao下限 被引量：7
5
作者 黄翔东 王博 +1 位作者 杜宇彬 王兆华 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2013年第2期160-165,共6页
为揭示全相位FFT(All-phase FFT,apFFT)相位测量法相比于现有方法精度提高的内在原因,在前人基础上,结合谱泄漏分布特征及其参数估计理论,推导出了适用于apFFT测相的两未知参数估计模型的克拉罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB),以及a... 为揭示全相位FFT(All-phase FFT,apFFT)相位测量法相比于现有方法精度提高的内在原因,在前人基础上,结合谱泄漏分布特征及其参数估计理论,推导出了适用于apFFT测相的两未知参数估计模型的克拉罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB),以及apFFT测相误差与频偏分布的关系。指出该理论下限比传统三参数的CRLB低12dB,基于此总结出一系列在不同信噪比和不同频偏情况下的apFFT测相性能结论。仿真结果表明:在不同的信噪比环境和不同的频偏情况下,apFFT的测相方差都能被CRLB2所界定,验证了上述结论及其新的CRLB正确性。 展开更多
关键词 全相位FFT 相位测量 克拉美罗下限 频偏 谱泄漏
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全相位FFT相位测量法的抗噪性能 被引量：47
6
作者 黄翔东 王兆华 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2011年第3期286-291,共6页
为研究全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)测相方法的抗噪性能,本文不仅定性观察了不同信噪比(Signalto noise ratio,SNR)的噪声对apFFT的振幅谱图和相位谱图的影响,还定量分析了高斯噪声和量化噪声对测相性能的影响,并推导出apFFT测相方... 为研究全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)测相方法的抗噪性能,本文不仅定性观察了不同信噪比(Signalto noise ratio,SNR)的噪声对apFFT的振幅谱图和相位谱图的影响,还定量分析了高斯噪声和量化噪声对测相性能的影响,并推导出apFFT测相方差的理论公式。仿真实验证明,apFFT测相方差与理论值吻合,远小于传统FFT测相方差,无需任何附加频率估计措施,其相位测量方差即可接近Cramer-Rao下限。 展开更多
关键词 全相位FFT 相位测量 频谱分析 高斯噪声 量化噪声
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基于全相位频谱分析的相位差频谱校正法 被引量：59
7
作者 黄翔东 王兆华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期293-297,共5页
为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位的真实值,结合全相位FFT与传统FFT谱分析形成了一种新的相位差频谱校正法。该法计算复杂度低,方便快捷。由两种主谱线上的谱分析结果经过简单运算即可校正出频率和幅值,而直接取主谱... 为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位的真实值,结合全相位FFT与传统FFT谱分析形成了一种新的相位差频谱校正法。该法计算复杂度低,方便快捷。由两种主谱线上的谱分析结果经过简单运算即可校正出频率和幅值,而直接取主谱线上的全相位FFT相位谱值无需校正即可得到初始相位。由于全相位FFT具有抑制频谱泄漏的优良特性,因此该法适合于密集频率分布场合。该法相位估计误差非常低,无噪时处于10?7分辨率级。 展开更多
关键词 频谱校正 相位差 全相位FFT频谱分析 频谱泄漏
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全相位DFT抑制谱泄漏原理及其在频谱校正中的应用 被引量：37
8
作者 黄翔东 王兆华 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期882-886,共5页
为精确估计噪声环境中的信号频率和幅值,数学证明了全相位DFT优良的抑制频谱泄漏的性质.理论分析了基于全相位DFT的双谱线法的频谱校正原理.仿真结果表明,相比于传统能量重心法,该方法的频率估计精度可获得0.01~0.001级频率分辨率的改善... 为精确估计噪声环境中的信号频率和幅值,数学证明了全相位DFT优良的抑制频谱泄漏的性质.理论分析了基于全相位DFT的双谱线法的频谱校正原理.仿真结果表明,相比于传统能量重心法,该方法的频率估计精度可获得0.01~0.001级频率分辨率的改善,并且适用于传统方法无法校正的密集频谱分布和存在强干扰频率的场合.此外,该方法的抗噪性能好. 展开更多
关键词 全相位DFT 频谱分析 双谱线频谱校正法 泄漏
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一种检测铁路2FSK信号频率的新方法 被引量：8
9
作者 黄翔东 何宇清 李长滨 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1115-1119,共5页
为实时高精度获取铁道二进制频移键控信号的上、下边频和基带低频信息,提出一种可兼容国产制式和法国UM71制式的频率检测新方法.该方法将自相关解调技术、FFT技术、能量重心频谱校正技术有机结合起来,算法简单且计算复杂度低,在FFT长度... 为实时高精度获取铁道二进制频移键控信号的上、下边频和基带低频信息,提出一种可兼容国产制式和法国UM71制式的频率检测新方法.该方法将自相关解调技术、FFT技术、能量重心频谱校正技术有机结合起来,算法简单且计算复杂度低,在FFT长度选为256时,频率测量结果即可符合技术要求,具有较高应用价值. 展开更多
关键词 频率检测 FFT 能量重心频谱校正法 二进制频移键控
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一种设计频率特性有间断滤波器的新方法 被引量：17
10
作者 黄翔东 王兆华 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期614-620,共7页
为设计出具有良好的间断频率特性的滤波器,引入了新型的全相位设计法．深入剖析了全相位设计法从传统频率采样法衍生的内在机理,证明了全相位滤波器的频率响应函数等于频率采样向量与卷积窗频谱的离散卷积这一结论,该结论很好地解释了... 为设计出具有良好的间断频率特性的滤波器,引入了新型的全相位设计法．深入剖析了全相位设计法从传统频率采样法衍生的内在机理,证明了全相位滤波器的频率响应函数等于频率采样向量与卷积窗频谱的离散卷积这一结论,该结论很好地解释了全相位设计法适合设计间断频率特性滤波器的原因．仿真试验结果表明,全相位设计法设计出的陷波器具有较好的传输特性,阻带衰减可达～300 dB． 展开更多
关键词 全相位设计法 频率采样法 卷积窗频谱 间断频率特性
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无窗全相位FFT/FFT相位差频移补偿频率估计器 被引量：14
11
作者 黄翔东 王越冬 +1 位作者 靳旭康 吕卫 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1135-1142,共8页
为提高经典全相位FFT/FFT相位差频率估计器的精度,该文提出无窗模式和频移补偿两项改进措施。借助谱分析试验和理论分析,该文证明无窗模式相比于原有加窗模式更能增强全相位FFT和FFT的峰值谱幅度,从而增强抵御噪声的能力;借助频移补偿措... 为提高经典全相位FFT/FFT相位差频率估计器的精度,该文提出无窗模式和频移补偿两项改进措施。借助谱分析试验和理论分析,该文证明无窗模式相比于原有加窗模式更能增强全相位FFT和FFT的峰值谱幅度,从而增强抵御噪声的能力;借助频移补偿措施,使得无窗模式下的apFFT和FFT总能工作在小频偏状态,从而有助于提取准确的相位差信息。仿真实验表明,该文的改进估计器,对于单频测量情况,其频率估计方差紧靠克拉美-罗限,对于多频情况,相比于现有的Tsui内插估计器,在低信噪比环境下表现出更好的抗干扰性能,因而具有较广泛的应用前景。 展开更多
关键词 频率估计 克拉美-罗下限 频移补偿 全相位FFT 无窗模式
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陷波频率点可精确控制的高效FRM陷波器设计 被引量：5
12
作者 黄翔东 王兆华 吕卫 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第10期2320-2322,2454,共4页
为在精确控制陷波频率点的前提下尽可能降低陷波器的硬件成本,提出了将全相位滤波技术与频率响应屏蔽技术相结合的陷波器设计算法。该算法将相移措施引入到单窗全相位陷波器设计中,只需根据所推导出的原型滤波器阶数N、内插因子M、陷波... 为在精确控制陷波频率点的前提下尽可能降低陷波器的硬件成本,提出了将全相位滤波技术与频率响应屏蔽技术相结合的陷波器设计算法。该算法将相移措施引入到单窗全相位陷波器设计中,只需根据所推导出的原型滤波器阶数N、内插因子M、陷波整数频点位置m和相移参数λ的数值关系,即可构造出简单实用的新型陷波结构。理论和仿真实验表明,新型设计算法既保证了陷波器在精确频点具有足够大的衰减,又节省了成本,提高了陷波效率。 展开更多
关键词 信息处理技术 陷波器设计 频率响应屏蔽 全相位 相移
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基于快速m序列变换的线性网络冲激响应测量算法 被引量：5
13
作者 黄翔东 李文元 王兆华 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2006年第2期142-148,共7页
为探测强噪声干扰下的复杂系统性能,实现了快速m序列变换(F ast m-sequence transform,FM T)算法。在对一般m序列和互补特征m序列的相关函数等属性分析的基础上,探讨了FM T的内部机制及排列矩阵的构造原理,并针对不同的本原多项式,找出... 为探测强噪声干扰下的复杂系统性能,实现了快速m序列变换(F ast m-sequence transform,FM T)算法。在对一般m序列和互补特征m序列的相关函数等属性分析的基础上,探讨了FM T的内部机制及排列矩阵的构造原理,并针对不同的本原多项式,找出了排列矩阵对应的下标索引向量。仿真实验表明基于FM T的冲激响应测量法具有很高的准确性和抗噪声性能。 展开更多
关键词 快速m序列变换 互补特征m序列 冲激响应 相关函数
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基于两种对称频率采样的全相位FIR滤波器设计 被引量：12
14
作者 黄翔东 王兆华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期478-481,共4页
该文提出基于两种对称频率采样的全相位FIR滤波器设计方法,证明了在无窗和单窗情况下,依据传统对称和偶对称的频率向量设计出的全相位传递曲线分别通过π/N的偶数倍和奇数倍的数字角频率点,因而全相位滤波器可较精确地控制边界频率。仿... 该文提出基于两种对称频率采样的全相位FIR滤波器设计方法,证明了在无窗和单窗情况下,依据传统对称和偶对称的频率向量设计出的全相位传递曲线分别通过π/N的偶数倍和奇数倍的数字角频率点,因而全相位滤波器可较精确地控制边界频率。仿真实验证明,这两种类型的全相位滤波器性能优于神经网络方法设计出的滤波器。 展开更多
关键词 滤波器设计 全相位 偶对称频率向量 频率采样点
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2维加窗全相位图像滤波模板的设计 被引量：5
15
作者 黄翔东 王兆华 李文元 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2006年第6期811-817,共7页
为克服常用滤波模板的缺陷,消除传统图像滤波中存在的振铃现象和方块效应,提出了任意正交变换下的2维加窗全相位滤波算法。在严格证明任意正交变换下的2维全相位模板的计算通式基础上,进一步推导出傅里叶变换下的加窗全相位模板的简化... 为克服常用滤波模板的缺陷,消除传统图像滤波中存在的振铃现象和方块效应,提出了任意正交变换下的2维加窗全相位滤波算法。在严格证明任意正交变换下的2维全相位模板的计算通式基础上,进一步推导出傅里叶变换下的加窗全相位模板的简化公式。通过对亚奈图像的恢复实验证明:相比于反傅氏变换法生成的模板,用全相位DFT(d iscrete Fourier transform)模板恢复出的图像PSNR(峰值信噪比)值要高出7dB以上,且消除了振铃现象。通过实验还证明,用全相位DCT(d iscrete cosine transform)模板滤波可完全消除传统分块滤波中的方块效应。 展开更多
关键词 模板 2维加窗全相位滤波 振铃现象 方块效应 任意正交变换
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采用全相位基波信息提取的介损测量 被引量：6
16
作者 黄翔东 王兆华 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1494-1500,共7页
为提高电容介损测量精度和降低计算量,提出了结合全相位数据预处理与基波信息提取的测量方法。并指出提高精度的根本途径在于改善序列截断引起的谱泄漏效应,故首先将电流和电压样本数据进行全相位预处理,然后将得到的数据与离散基波序... 为提高电容介损测量精度和降低计算量,提出了结合全相位数据预处理与基波信息提取的测量方法。并指出提高精度的根本途径在于改善序列截断引起的谱泄漏效应,故首先将电流和电压样本数据进行全相位预处理,然后将得到的数据与离散基波序列内积,再从内积结果提取电流和电压相位差而测出介损正切值。此方法无需引入附加的解析变换、数字滤波及离散傅立叶变换(DFT)措施,因而信号处理流程简单;由于全相位预处理抑制了各次谐波对基波的干扰,因而大大提高了测量精度。仿真实验表明:此算法的测量精度比传统正交滤波法高出2～3个数量级,其耗费的乘法计算量也仅为改进的正交滤波法的2.7%。 展开更多
关键词 介损 全相位预处理 基波 相位 谱泄漏 内积 正切
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衍生于全相位FFT的双子段相位估计法 被引量：4
17
作者 黄翔东 余佳 +1 位作者 孟天伟 王兆华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期2149-2155,共7页
为提高给定样本数量下的相位估计精度,提出双子段测相法。该方法是从全相位快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)测相法衍生的,只需取出全相位FFT包含的N路子数据段中的首、尾两个子段,再综合这两个子段的FFT谱提取峰值谱相位信... 为提高给定样本数量下的相位估计精度,提出双子段测相法。该方法是从全相位快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)测相法衍生的,只需取出全相位FFT包含的N路子数据段中的首、尾两个子段,再综合这两个子段的FFT谱提取峰值谱相位信息即可完成高精度测相。理论分析了在噪声环境中,所提方法测相精度高于全相位FFT测相法的原因。仿真实验表明,在信噪比不太低的场合,双子段测相法的相位估计方差处于全相位FFT估计法和两参数克拉美罗限之间,因而具有广泛应用前景。 展开更多
关键词 双子段测相 全相位傅里叶变换 峰值谱 克拉美罗限
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基于时间结构的短样本信号盲提取 被引量：3
18
作者 黄翔东 胡勇 刘洪涛 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期472-476,共5页
为提高盲提取算法在恢复短样本信号时的质量,本文提出基于时间结构的盲提取方法.该方法以多个延时量上统计得出的自相关平方和取代负熵来作为目标函数,并引入了输出信号与参考信号的近似测度和输出信号方差作为非线性规划的约束条件,结... 为提高盲提取算法在恢复短样本信号时的质量,本文提出基于时间结构的盲提取方法.该方法以多个延时量上统计得出的自相关平方和取代负熵来作为目标函数,并引入了输出信号与参考信号的近似测度和输出信号方差作为非线性规划的约束条件,结合拟牛顿迭代法,推导出新的单路盲信号提取迭代表达式.另外,本文还提出了衡量短样本程度的量化标准.仿真实验表明,不论所观测的各路信号长度如何,只要其包含短潜伏期的源成分,本文方法均能高质量地完成有用信号的提取. 展开更多
关键词 盲提取 时间结构 负熵 拟牛顿迭代法 短样本
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基于双相移组合全相位法的FIR陷波器设计 被引量：7
19
作者 黄翔东 王兆华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期14-18,共5页
提出新的双相移组合全相位设计FIR陷波器算法。根据单窗情况下全相位滤波的3个重要性质,利用两个互为对称的陷波频率向量用全相位方法设计出两个子滤波器,并构造两个互为共轭的相移向量分别对两个子滤波器进行相移,再将两者进行组合即... 提出新的双相移组合全相位设计FIR陷波器算法。根据单窗情况下全相位滤波的3个重要性质,利用两个互为对称的陷波频率向量用全相位方法设计出两个子滤波器,并构造两个互为共轭的相移向量分别对两个子滤波器进行相移,再将两者进行组合即可生成陷波器。通过理论证明:陷波器的设计可通过代入一简单公式来实现,计算复杂度非常低。实验表明:通过改变相移参数值,在任意频率点上陷波器的衰减值可达-330dB。 展开更多
关键词 陷波器设计 全相位 双相移组合 对称频率向量
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基于全相位滤波的互素谱分析的高效设计 被引量：5
20
作者 黄翔东 韩溢文 +1 位作者 闫子阳 马欣 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期27-33,共7页
互素谱分析是辨别稀疏样本谱成份的有效途径,然而当前的互素谱分析设计方法存在容易导致频谱泄漏和效率低的缺陷。本文提出基于全相位滤波的高效设计法,首先,分析指出抑制互素谱泄漏的关键在于拓宽原型滤波器的高阻带衰减的频带范围和... 互素谱分析是辨别稀疏样本谱成份的有效途径,然而当前的互素谱分析设计方法存在容易导致频谱泄漏和效率低的缺陷。本文提出基于全相位滤波的高效设计法,首先,分析指出抑制互素谱泄漏的关键在于拓宽原型滤波器的高阻带衰减的频带范围和提升边界频率控制的精度;其次,将基于两种对称频率采样的全相位滤波理论引入到原型滤波器设计中,并推导出滤波器系数解析表达式和与边界频率有关的参数配置公式;最后,将边界频率参数代入到解析表达式中即可实现高性能互素谱分析的高效设计。仿真实验表明,相比于现有的基于等波纹最佳逼近的互素谱设计方法,本文提出的基于全相位滤波的互素谱设计法可更彻底地抑制频谱泄漏,从而提高稀疏样本谱成分的识别准确性。 展开更多
关键词 互素谱 频谱泄漏 边界频率 高效设计
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