柵欄效應(yīng)

　　圖示：柵欄效應(yīng)示意圖

　　柵欄效應(yīng)描述的是信號采樣時只能得到采樣點的信息，而忽略了采樣間隔中數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)象。不管是時域采樣還是頻域采樣，都有相應(yīng)的柵欄效應(yīng)，只是當(dāng)時域采樣滿足采樣定理時，柵欄效應(yīng)不會有什么影響。而頻域采樣的柵欄效應(yīng)則影響很大，“擋住”或丟失的頻率成分有可能是重要的或具有特征的成分，使信號處理失去意義。減小柵欄效應(yīng)可用提高采樣間隔也就是頻率分辨力的方法來解決。間隔小，頻率分辨力高，被“擋住”或丟失的頻率成分就會越少。但會增加采樣點數(shù)，使計算工作量增加。解決此項矛盾可以采用如下方法：在滿足采樣定理的前提下，采用頻率細(xì)化技術(shù)(ZOOM)，亦可用把時域序列變換成頻譜序列的方法。

　　例如：505Hz正弦波信號的頻譜分析來說明柵欄效應(yīng)所造成的頻譜計算誤差。

　　設(shè)定采樣頻率fs=5120Hz，軟件中默認(rèn)的FFT計算點數(shù)為512，其離散頻率點如下式表達(dá)：

　　fi= i.fs/N =i.5120/512=10×i(i= 0，1，2，…，N/2)

　　圖示：505Hz正弦波信號的頻譜分析示意圖

　　如上圖505Hz正弦波信號的頻譜分析示意圖所示，位于505Hz位置的真實譜峰被擋住看不見，看見的只是它們在相鄰頻率500Hz或510Hz處能量泄漏的值。若設(shè)fs=2560Hz，則頻率間隔df=5Hz，重復(fù)上述分析步驟。這時在505Hz位置有譜線，我們就能得到它們的精確值。從時域看，這個條件相當(dāng)于對信號進(jìn)行整周期采樣，實際中常用此方法來提高周期信號的頻譜分析精度。因此，在對周期信號傅里葉處理時，解決柵欄效應(yīng)以致解決泄露效應(yīng)的一個極為有效的措施是所謂“整周期截取”；而對于非周期信號，如果希望減小柵欄效應(yīng)的影響，盡可能多地觀察到譜線，則需要提高頻譜的分辨率，頻譜的分辨率等于處理信號的時間長度的倒數(shù)。