关于频谱分析中两个重要指标:频率分辨率和时间分辨率的理解及计算

本文介绍了当前最常见的四种时频分析方法:短时傅立叶变换法、小波变换法、Choi-Williams分布法和Hilbert-Huang变换法,并详细讨论了频率分辨率和时间分辨率的概念及其在时频分析中的应用。

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       当今最常见时频分析方法主要有四种,分别是基于短时傅立叶变换法,基于小波变换法,Choi-Williams分布法和Hilbert-Hang变换法,经实验测得Hilbert-Huang具有最高的频率分辨率。频率分辨率和时间分辨率作为时频分析中两个重要的指标,在时频分析中起着重要的作用。

频率分辨率

解释一:在使用DFT时,在频率轴上的所能得到的最小频率间隔。

  

其中N为采样点数,

   
采样频率
   
为采样间隔。所以NTs 就是采样前模拟信号的时间长度T,所以信号长度越长,频率分辨率越好。

解释二:理解为某一个算法(如功率谱估计方法)将原信号中的两个靠得很近的谱峰依然能保持分开的能力。这是用来比较和检验不同算法性能好坏的指标。

时间分辨率

解释:在使用DFT时,在时间轴上所能得到的最小时间间隔。即区分信号靠的很近的两个频率点的能力。

频率分辨率和时间分辨率的应用

以短时傅里叶变换为例:在短时傅里叶变换中,更具时间分辨率可以计算出加窗的次数,即时间分辨率的倒数。然后可以根据频率分辨率计算出窗的长度(即上面所讲信号的长度)。我们根据窗长和窗滑动的次数便可以计算出窗每次滑动的步长,或者说是重叠点数。

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