Методы непараметрического спектрального анализа. Метод спектрограмм

1. «Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов на базе MATLAB»

Методы непараметрического
спектрального анализа.
Метод спектрограмм
Клионский Д.М. – к.т.н., доцент кафедры
математического обеспечения и применения ЭВМ (МОЭВМ)

2. МЕТОД СПЕКТРОГРАММ (1)

1) Метод спектрограмм – метод непараметрического
спектрального анализа, также относящийся к группе
частотно-временных методов.
2) В методе спектрограмм не используются
математические модели; используется информация,
заключенная в отсчетах исходного сигнала.
3) Метод спектрограмм основан на преобразовании
Фурье (аналогично немодифицированной
периодограмме, модифицированным периодограммам и
методу Блэкмана-Тьюки).
2

3. МЕТОД СПЕКТРОГРАММ (2)

4) Спектрограмма – мгновенный спектр, зависящий от
времени.
5) Спектрограмма представляется в виде графика в
системе координат "время-частота". Зависящая от
времени СПМ отображается с помощью цвета.
6) Алгоритм вычисления:
деление исходной последовательности на фрагменты;
взвешивание фрагментов окном.
7) В MATLAB используется специальная функция
spectrogram.
3

4. МЕТОД СПЕКТРОГРАММ (3)

4
8) При необходимости на графике спектрограммы также
выводится шкала цветов (команда colorbar).
9) Спектрограмма – наиболее наглядная
непараметрическая спектральная оценка
(демонстрируется эволюция частотного содержания
сигнала и по времени, и по частоте).

5. ГРАФИЧЕСКИЙ ПРИМЕР

5
ГРАФИЧЕСКИЙ ПРИМЕР
Harmonic Signal Spectrogram
100
-10
90
-20
80
-30
Frequency (Hz)
70
-40
60
-50
50
-60
40
-70
30
-80
20
-90
10
-100
0
2
4
6
8
10
12
Time (s)
14
16
18

6. МЕТОД СПЕКТРОГРАММ (4)

10) Спектрограмма является наглядной для
представления сигналов с частотной модуляцией.
ЛЧМ-сигналы;
сигналы с квадратичной частотной модуляцией;
сигналы с логарифмической частотной модуляцией;
сигналы с более сложными законами модуляции.
11) Недостатки преобразования Фурье:
различение гармоник с близко расположенными
частотами;
эффект размытия.
6

7. «Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов на базе MATLAB»

Методы непараметрического
спектрального анализа.
Метод спектрограмм
Клионский Д.М. – к.т.н., доцент кафедры
математического обеспечения и применения ЭВМ (МОЭВМ)