Spektrale Leckage tritt auf, wenn die Frequenz eines Signals nicht genau mit den FFT-Bin-Frequenzen übereinstimmt, wodurch sich Energie in benachbarte Bins ausbreitet.

Spektralleakage verstehen

Bei der Durchführung einer FFT wird angenommen, dass das Signal innerhalb des Beobachtungsfensters periodisch ist. Beträgt die Frequenz des Signals kein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz, so kommt es zu spektralen Leckagen, was zu einer Verschmierung des Spektralinhalts führt, was es schwierig macht, genaue Frequenzen zu identifizieren.

Berechnung der spektralen Leckage

Die Berechnung der spektralen Leckage beinhaltet die Analyse des Fenstersignals und das Verständnis der Verteilung der Energie über FFT-Bins.

Zur Abschätzung der Leckage ist das Sinc-Funktionsmuster zu berücksichtigen, das die spektrale Streuung beschreibt Die Amplitude der Leckage kann durch das Verhältnis der Hauptkeule zu den Nebenkeulen angenähert werden, was vom Fenstertyp und dem Signalfrequenzversatz abhängt.

Verbesserung der Messgenauigkeit

Mehrere Techniken können spektrale Leckagen reduzieren und die Messgenauigkeit verbessern:

  • Verwenden Sie Fensterfunktionen: Durch das Anwenden von Fenstern wie Hann, Hamming oder Blackman werden Seitenlappen und Leckagen reduziert.
  • Zero-Padding: Das Erweitern des Signals mit Nullen erhöht die Frequenzauflösung, wodurch Spitzen leichter zu identifizieren sind.
  • Erhöhen Sie die Beobachtungszeit: Längere Abtastperioden verbessern die Frequenzauflösung und reduzieren Leckagen.
  • Align Signalfrequenz: Anpassen der Abtastung, um sicherzustellen, dass die Signalfrequenz einem FFT-Bin entspricht, minimiert Leckagen.