安徽理工大学电气与信息工程学院 王肖峰

几种加窗F F T算法谐波检测仿真比较

安徽理工大学电气与信息工程学院 王肖峰

对数字信号进行快速傅里叶变换，可得到数字信号的分析频谱。分析频谱是实际频谱的近似。傅里叶变换是对延拓后的周期离散信号进行频谱分析。如果采样不合适，某一频率的信号能量会扩散到相邻频率点上，出现频谱泄漏现象。为了减少频谱泄漏，通常在采样后对信号加窗。

海宁窗；海明窗；高斯窗；谐波分析

1 引言

在采用FFT对谐波进行检测分析时，一些误差是不可避免的，例如频谱泄漏以及栅栏效应。这是因为将连续的模拟信号转换成离散数字信号而导致的结果[1]。

所谓频谱泄漏，就是信号频谱中各谱线之间相互影响 ，使测量结果偏离实际值，同时在谱线两侧其他频率点上出现一些幅值较小的假谱。简单说来，造成频谱泄漏的原因是采样频率与信号频率不同步，造成周期采样信号的相位在始端和终端不连续。栅栏效应描述的是信号采样时只能得到采样点的信息，而忽略了采样间隔中数据信息的现象[2-5]。

频谱泄漏和栅栏效应，都会对FFT算法在信号处理时产生误差。针对频谱泄漏可以加大窗函数的宽度，相对的频域上就窄了，也就是泄露的能量就小了。栅栏效应，可以提高采样点，间隔小，频率分辨力高，被“挡住”或丢失的频率成分就会越少。

2 分别对几种窗函数进行仿真分析

图1所示为三种窗函数的波形图及其归一化曲线仿真。……