捕获给定频率的最小采样持续时间是多少?

信息处理 fft 频率 奈奎斯特
2022-02-11 07:59:16

由于奈奎斯特速率,您需要以两倍于您想要测量的最高频率的速度进行采样。然后,当您进行 FFT 时,样本数决定了 bin 的数量,从而决定了频率分辨率。

但是你想要测量的最低频率呢?我认为您的采样持续时间至少需要与您的最低频率的一个周期一样长。

这是真的吗,或者你可以注册20 Hz从十几个样品中44 kHz?

如果这是真的,您需要采样多长时间,以及如何限制 bin 的数量?

1个回答

使用 DFT,最低的 bin 确实对应一个周期(即,在 DFT 长度内恰好有一个周期的频率)。

从概念上讲,DFT 将输入信号与不同的正弦曲线相关联。现在,为了捕获相位信息,这些是“复杂的正弦曲线”,但如果您事先知道相位,您可以与具有相同相位的实值正弦曲线相关以获得正弦曲线的幅度。

因此,如果您知道信号的相位(或通过使用不同相移进行多次计算),从概念上讲,可以使用 44 kHz 的十几个样本来记录 20 Hz 的存在。缺点是(可能/最有可能)其他信号将被错误地检测为 20 Hz,因为它们与 20 Hz 信号相关(和/或取消 20 Hz 信号)。

这绝不是一个全面的答案,而是更深入地了解 DFT 和大多数其他变换所做的是将输入信号与一组基函数相关联,看看它们如何比较。对您的输入信号有足够的了解后,您可以为您的特定情况找到更简单的基函数,但是在灵活性(处理不同情况的能力)和简单性(需要多少信息/计算)之间进行权衡。