信號(hào)瞬時(shí)頻率的估計(jì)方法及其應(yīng)用.pdf

1、瞬時(shí)頻率是表述非平穩(wěn)信號(hào)物理實(shí)質(zhì)的一個(gè)特征量，已在雷達(dá)、聲納、移動(dòng)通信等技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。研究瞬時(shí)頻率的估計(jì)方法具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 根據(jù)頻率變化范圍及應(yīng)用環(huán)境的不同，可將信號(hào)分為兩大類(lèi)：瞬時(shí)頻率在小范圍內(nèi)變化的信號(hào)(如電力信號(hào))與瞬時(shí)頻率在大范圍內(nèi)變化的信號(hào)(如調(diào)頻信號(hào))。本文首先對(duì)瞬時(shí)頻率研究的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了較為全面的綜述，給出了瞬時(shí)頻率的基本概念、定義方法和研究背景；然后，針對(duì)兩類(lèi)信號(hào)，從不同角度對(duì)瞬時(shí)頻率

2、的估計(jì)方法與應(yīng)用進(jìn)行了較為深入的分析和研究。 針對(duì)頻率變化范圍小的信號(hào)，以電網(wǎng)信號(hào)為例，提出了一種基于正交變換的電網(wǎng)瞬時(shí)頻率跟蹤新算法。仿真結(jié)果表明，該方法能快速準(zhǔn)確地跟蹤電網(wǎng)頻率，尤其對(duì)頻率突變信號(hào)具有較好的跟蹤效果。此算法克服了同步采樣條件限制，在不同初始頻率下均具有較好的收斂性。但該方法對(duì)緩變頻率信號(hào)的跟蹤效果一般，抗干擾能力不強(qiáng)。 基于雙正交數(shù)字濾波器與加權(quán)平滑相位差分法，進(jìn)一步提出了一種跟蹤電網(wǎng)瞬時(shí)頻率的新方法

3、。針對(duì)幾種典型的電力信號(hào)，詳細(xì)研究了跟蹤算法的動(dòng)態(tài)特性，并具體分析了影響跟蹤誤差和滯后效應(yīng)的主要因素。研究表明，該算法不受同步采樣限制，可準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地跟蹤各種電力信號(hào)的瞬時(shí)頻率，其性能指標(biāo)優(yōu)于同類(lèi)文獻(xiàn)中的跟蹤算法。 以跟蹤準(zhǔn)確度、響應(yīng)速度、抗噪性等為評(píng)價(jià)依據(jù)，文中還對(duì)三種不同瞬時(shí)頻率跟蹤算法進(jìn)行了比較分析，指出本文提出的正交濾波器組法實(shí)用價(jià)值較大。 針對(duì)瞬時(shí)頻率變化范圍較大的信號(hào)，以通信、雷達(dá)領(lǐng)域常用的調(diào)頻信號(hào)為例，本文

4、分別采用MUSIC方法與時(shí)頻分布法來(lái)估計(jì)該類(lèi)信號(hào)的瞬時(shí)頻率。 基于MUSIC方法原理，本文提出了一種估計(jì)線性調(diào)頻信號(hào)(Chirp信號(hào))瞬時(shí)頻率的新方法，并進(jìn)行了詳細(xì)仿真，指出該方法具有較高的精度與較好的抗噪性。但該方法僅適用于單分量信號(hào)，且需要較高的信噪比環(huán)境。為此，本文探索研究了時(shí)頻分布法。針對(duì)目前多分量信號(hào)瞬時(shí)頻率估計(jì)遇到的困難，本文提出了一種分離具有頻率交點(diǎn)的多分量信號(hào)的方法。將各分量短時(shí)間內(nèi)變化的瞬時(shí)頻率看作近似線性變化