信號瞬時頻率的估計方法及其應用.pdf

1、瞬時頻率是表述非平穩(wěn)信號物理實質的一個特征量，已在雷達、聲納、移動通信等技術領域獲得了廣泛應用。研究瞬時頻率的估計方法具有重要的理論意義和實用價值。 根據(jù)頻率變化范圍及應用環(huán)境的不同，可將信號分為兩大類：瞬時頻率在小范圍內(nèi)變化的信號(如電力信號)與瞬時頻率在大范圍內(nèi)變化的信號(如調(diào)頻信號)。本文首先對瞬時頻率研究的發(fā)展狀況進行了較為全面的綜述，給出了瞬時頻率的基本概念、定義方法和研究背景；然后，針對兩類信號，從不同角度對瞬時頻率

2、的估計方法與應用進行了較為深入的分析和研究。 針對頻率變化范圍小的信號，以電網(wǎng)信號為例，提出了一種基于正交變換的電網(wǎng)瞬時頻率跟蹤新算法。仿真結果表明，該方法能快速準確地跟蹤電網(wǎng)頻率，尤其對頻率突變信號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。但該方法對緩變頻率信號的跟蹤效果一般，抗干擾能力不強。 基于雙正交數(shù)字濾波器與加權平滑相位差分法，進一步提出了一種跟蹤電網(wǎng)瞬時頻率的新方法

3、。針對幾種典型的電力信號，詳細研究了跟蹤算法的動態(tài)特性，并具體分析了影響跟蹤誤差和滯后效應的主要因素。研究表明，該算法不受同步采樣限制，可準確、實時地跟蹤各種電力信號的瞬時頻率，其性能指標優(yōu)于同類文獻中的跟蹤算法。 以跟蹤準確度、響應速度、抗噪性等為評價依據(jù)，文中還對三種不同瞬時頻率跟蹤算法進行了比較分析，指出本文提出的正交濾波器組法實用價值較大。 針對瞬時頻率變化范圍較大的信號，以通信、雷達領域常用的調(diào)頻信號為例，本文

4、分別采用MUSIC方法與時頻分布法來估計該類信號的瞬時頻率。 基于MUSIC方法原理，本文提出了一種估計線性調(diào)頻信號(Chirp信號)瞬時頻率的新方法，并進行了詳細仿真，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，且需要較高的信噪比環(huán)境。為此，本文探索研究了時頻分布法。針對目前多分量信號瞬時頻率估計遇到的困難，本文提出了一種分離具有頻率交點的多分量信號的方法。將各分量短時間內(nèi)變化的瞬時頻率看作近似線性變化