[sidy 1]

Доброго времени суток. В Simulink в пакете SPS моделирую преобразователь по схеме косой полумост. С помощью блока Powergui смотрю спектр сигнала в различных точках. На картинках спектра по-мимо гармоник частот, которые должны присутствовать в спектре, есть еще побочные гармоники. Например, между постоянной составляющей и гармоникой основной частоты. Вопрос: с чем это связано, может быть с алгоритмом самого FFT или видом сигнала?

[PetrovichKR 0]

Я сделаю предположение, что это связано с Вашим сигналом. Если присмотреться внимательнее, то видно что он непериодический. Форма сигнала в первом и последем периодах визуально отличается. Спектр непериодического сигнала непрерыввен. Очевидно, на этом участке не завершился переходной процесс. Попробуйте увеличить значение начала окна анализа.

[chipovod 0]

А мне кажется это типичная картина так называемой утечки ДПФ. Поскольку БПФ, который мы все привыкли использовать является дискретным преобразованием Фурье, каждый дискрет (бин) имеет свою частоту кратную Fs/N (Fs - частота выборок, N-число точек ДПФ). Так вот если частота входного сигнала не равна в точности частоте бина ДПФ происходит растекание энергии по соседним бинам. В чем и есть суть утечки ДПФ.

[thermit 1]

sidy:

Доброго времени суток. В Simulink в пакете SPS моделирую преобразователь по схеме косой полумост. С помощью блока Powergui смотрю спектр сигнала в различных точках. На картинках спектра по-мимо гармоник частот, которые должны присутствовать в спектре, есть еще побочные гармоники. Например, между постоянной составляющей и гармоникой основной частоты. Вопрос: с чем это связано, может быть с алгоритмом самого FFT или видом сигнала?

 

ДПФ тут не при чем. Это возможно, наложение спектров. Спектр перед оцифровкой надо ограничивать.

Ну и частота не кратна бину дпф.

Изменено 4 февраля, 2011 пользователем thermit

[chipovod 0]

Тут надо уточнить у вопрошавшего, о каком именно явлении идет речь. Я из фразы

На картинках спектра по-мимо гармоник частот, которые должны присутствовать в спектре, есть еще побочные гармоники. Например, между постоянной составляющей и гармоникой основной частоты.

сделал вывод что речь идет об этом:

и дальше поведал теорию утечки ДПФ. А если речь идет о том, что чем дальше в сигнал тем гуще забор из палок - то это другое. Это и правда наложение спектров (aliasing) может быть.

[thermit 1]

В общем-то да. Автор как-то неопределенно изложил, что именно ему не нравится...

[sidy 1]

Я про то что Чиповод отметил красным. А дальше по оси частоты скорее всего из-за вч всплесков на фронте сигнала.

[Самурай 12]

Я про то что Чиповод отметил красным. А дальше по оси частоты скорее всего из-за вч всплесков на фронте сигнала.

 

То, что отмечено красным это, скорее всего, из-за нестационарности сигнала - либо переходной процесс, как уже было отмечено выше, либо это колебания коэф. заполнения из-за нескорректированной обратной связи и как следствие неустойчивости источника.

 

В общем же, ШИМ сигнал с частотой Fpwm и модулированный например синусом с частотой Fs будет иметь спектр, содержащим частоты n*Fpwm +- m*Fs, n и m - целые числа.

 

На рисунке часть спектра ШИМ сигнала, коэф. заполнения модулирован по синусоидальному закону от 0.05 до 0.15, частота модуляции в 12 раз меньше частоты ШИМ:

 

[thermit 1]

Да не надо фантазировать. ДПФ - тупое линейное преобразование. Что ему на вход подали, то онои преобразовало.

А переходные процессы, мифические колебания коэффициента заполнения и др дивергенции роторов - это от лукавого.

 

ps

В конце концов, на картинке не прямоугольные импульсы, а нечто более сложное...

 

[PetrovichKR 0]

Так вот если частота входного сигнала не равна в точности частоте бина ДПФ происходит растекание энергии по соседним бинам. В чем и есть суть утечки ДПФ.

Нет, здесь нет размазывания спектра, скорее всего. Для анализа берутся ровно 8 периодов сигнала. Этот параметр, судя по всему, даже задается отдельно в окошке Number of cycles. Хотя действительно очень похоже на это. Еще непонятно, как здесь вычисляется ДПФ, где задается число точек, весовая функция и т. п. Может, следует поиграться с параметром fundamental frequency...

Но я больше склоняюсь к своему первому варианту, либо к варианту, который предложил Самурай.

 

ДПФ тут не при чем. Это возможно, наложение спектров. Спектр перед оцифровкой надо ограничивать.

Здесь нет никакой оцифровки, аналогового сигнала и алиасинга. Это модель, значит она уже дискретная изначально. На временной диаграмме представлен уже дискретный сигнал.

Изменено 5 февраля, 2011 пользователем PetrovichKR

[thermit 1]

PetrovichKR:

Это модель, значит она уже дискретная изначально.

 

И что? Из изначальной дискретности модели следует ограниченность спектра?

Изменено 6 февраля, 2011 пользователем thermit

[elk 0]

Нет, здесь нет размазывания спектра, скорее всего. Для анализа берутся ровно 8 периодов сигнала.

Но не обязательно ровно 8 периодов каждой из гармонических составляющих, на которые разлагается данный сигнал в ряд Фурье...

А учитывая характер сигнала, там этих составляющих целая куча.

 

Кстати, начальный пик в сигнале (по времени) уж очень узкий... А шаг по времени при моделировании можно уменьшить? А то вдруг действительно алиасинг)

 

[PetrovichKR 0]

И что? Из изначальной дискретности модели следует ограниченность спектра?

Нет, не следует. Спектр дискретного сигнала периодичен и неограничен. Но основная полоса частот дискретного сигнала ограничена и занимает область от нуля до половины частоты дискретизации (от -fд/2 до fд/2, если быть до конца точным). Где здесь может присутствовать оцифровка и алиасинг, если БПФ берется от исходного дискретного сигнала? Если бы перед вычислением БПФ выполнялось понижение частоты дискретизации - тогда другое дело. Здесь нет алиасинга, и быть не может.

 

Но не обязательно ровно 8 периодов каждой из гармонических составляющих, на которые разлагается данный сигнал в ряд Фурье...

У каждой гармоники будут разные периоды, потому что частоты разные. Поэтому, само собой, в окно будет влазить разное количество периодов для разных гармоник. Для второй гармоники будет 16, для третьей 24 и т. д. Достаточно соблюсти условие, что в окно влазит целое число периодов основной гармоники сигнала, то есть целое число периодов самого сигнала.

Но если предположить что представленный в окне сигнал непериодичен, то пропадают сами понятия гармоник. Спектр такого сигнала является непрерывным, что мы и наблюдаем на спектрограмме с точностью до бинов БПФ.

 

А учитывая характер сигнала, там этих составляющих целая куча.

Всё же, их конечное количество, потому что сигнал дискретный.

Изменено 7 февраля, 2011 пользователем PetrovichKR

[thermit 1]

PetrovichKR:

Где здесь может присутствовать оцифровка и алиасинг, если БПФ берется от исходного дискретного сигнала? Если бы перед вычислением БПФ выполнялось понижение частоты дискретизации - тогда другое дело. Здесь нет алиасинга, и быть не может.

 

Наложение спектров возникает не только при оцифровке или передискретизации.

Например, если взять чистодискретный синус частоты скажем 9/80, вычислить его модуль и посмотреть на спектр полученного сигнала, можно в этом убедиться. Или для чистоты эксперимента сгенерить последовательность прямоугольных импульсов той же частоты и поглядеть на ее спектр.

[PetrovichKR 0]

Наложение спектров возникает не только при оцифровке или передискретизации.

Да, я с этим согласен. Но взятие модуля, ровно как и амлитудное ограничение для получения из синуса меандра - операции нелинейные. Поэтому и возникает наложение спектров.

Но я не думаю, что у автора темы стоит настолько большой шаг по времени при моделировании, чтобы проявлялся этот эффект. Я сомневаюсь, что он он там вообще задается.