什麼是頻譜洩漏

在DFT中,某個頻率成分的能量不只出現在原本的頻率點,還擴散到周圍許多頻率點的現象。DFT把觀測區間當作重複的訊號處理,因此訊號的週期若不是整數個落在區間內,區間兩端會被當作不連續相接來計算,這就是原因。強成分的洩漏可能遮蔽附近的弱成分,或使振幅被讀小。以窗函數使區間兩端平滑趨近於0,可大幅減少往遠處頻率點的洩漏。補零並不能消除洩漏。

日文名稱: スペクトル漏れ

「頻譜洩漏」出現在1領域的2道練習題中(數位訊號處理基礎等)。

這個名詞所屬的領域: 數位訊號處理基礎

練習頻譜洩漏的題目

DFT產生頻譜洩漏的主要原因為下列何者?

  1. A取樣頻率低於訊號最高頻率的2倍,高頻折疊到低頻
  2. BDFT的點數不是2的冪次時,FFT計算過程中產生的捨入誤差變大,並擴散到周圍的頻率點
  3. C觀測區間內未包含整數個訊號週期,波形被當成區間兩端不連續相接的訊號處理
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正確答案:C. 觀測區間內未包含整數個訊號週期,波形被當成區間兩端不連續相接的訊號處理

DFT把觀測的 N 點區間當作週期性重複的訊號處理。若正弦波的週期恰好整數個落在區間內,峰值會落在1個頻率點;若不是整數個,區間兩端相接處的波形會不連續,其能量擴散到周圍許多頻率點。這就是頻譜洩漏,用窗函數讓區間兩端平滑地趨近於0,可以減輕。折疊(混疊)是在取樣時發生的另一種現象。

解析中的「頻譜洩漏」

出現「頻譜洩漏」的題目(2題)

  1. DFT產生頻譜洩漏的主要原因為下列何者?
  2. 設 k = 0 為直流的頻率點。以256點的DFT分析以取樣頻率8 kHz取樣的1 kHz正弦波時,在正頻率側出現峰值的頻率點編號 k 為下列何者?

相關名詞

窗函數 混疊 有限脈衝響應濾波器(FIR) 快速傅立葉轉換(FFT) 降取樣 差分方程式 脈衝響應 移動平均濾波器 無限脈衝響應濾波器(IIR) 群延遲

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