單頻信號(hào)頻率估計(jì)算法的研究和硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、頻率估計(jì)在實(shí)際工程中有著普遍的應(yīng)用，一直以來(lái)都是數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。對(duì)含有高斯白噪聲的正弦信號(hào)進(jìn)行頻率估計(jì)是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。其中，估計(jì)精度、估計(jì)范圍和計(jì)算復(fù)雜度是權(quán)衡一個(gè)頻率估計(jì)算法性能的主要指標(biāo)。正弦信號(hào)頻率估計(jì)算法主要可以分為時(shí)域算法和頻域算法兩大類。而基于DFT的頻域的算法由于其運(yùn)算量低的顯著特點(diǎn)，一直受到研究人員的關(guān)注。本文針對(duì)不同形式的信號(hào)的頻率估計(jì)，進(jìn)行了以下研究:
　　針對(duì)復(fù)正弦信號(hào)的頻率估計(jì)算法的研究。

2、本文提出兩種新的估計(jì)算法:其一是提出基于N點(diǎn)采樣信號(hào)插值DFT的算法，根據(jù)公式推導(dǎo)出兩種不同適用范圍的頻率估計(jì)方法，利用門限選擇合適的估計(jì)方法，得到頻率估計(jì)的結(jié)果。相比于現(xiàn)有的N個(gè)采樣點(diǎn)的頻率估計(jì)算法有更高的精度，且相比于其他復(fù)雜算法有較低的運(yùn)算復(fù)雜度，相當(dāng)于在精度和運(yùn)算量之間做了折衷;其二是提出基于補(bǔ)零的2N點(diǎn)的頻率估計(jì)算法，該算法有較高的估計(jì)精度，而且可通過(guò)迭代計(jì)算的方法進(jìn)一步提高算法的估計(jì)精度。
　　針對(duì)實(shí)正弦信號(hào)的頻率估計(jì)

3、算法進(jìn)行研究。由于實(shí)正弦信號(hào)和復(fù)正弦信號(hào)具有不同的頻域特性，導(dǎo)致對(duì)這兩種信號(hào)頻率估計(jì)的算法不盡相同，并不通用。對(duì)此我們采用一種獨(dú)立估計(jì)迭代相減策略，通過(guò)迭代計(jì)算，分別對(duì)信號(hào)的頻率和幅度進(jìn)行估計(jì)，結(jié)合對(duì)復(fù)正弦信號(hào)頻率估計(jì)研究中得到的估計(jì)算法，來(lái)得到最終的頻率估計(jì)結(jié)果。仿真結(jié)果顯示該算法估計(jì)精確，性能穩(wěn)定。本文還對(duì)含有二次諧波的正弦信號(hào)進(jìn)行頻率估計(jì)算法的研究，采用一種迭代去干擾策略，在迭代過(guò)程中分別估計(jì)信號(hào)的頻率和幅值，不斷修正估計(jì)結(jié)果，最

4、終得到主頻率的估計(jì)結(jié)果。本文還針對(duì)幅度存在差異、相位不嚴(yán)格正交的正交信號(hào)進(jìn)行頻率估計(jì)工作。經(jīng)過(guò)計(jì)算，對(duì)于這兩種信號(hào)的頻率估計(jì)可以結(jié)合對(duì)于實(shí)正弦信號(hào)、含諧波正弦信號(hào)的估計(jì)算法思想，迭代完成對(duì)頻率的準(zhǔn)確估計(jì)。
　　對(duì)于正交正弦信號(hào)的頻率估計(jì)算法的FPGA實(shí)現(xiàn)。本文完成了算法的整體流程設(shè)計(jì)、功能模塊的設(shè)計(jì)和整體仿真、數(shù)字電路器件的選型和電路設(shè)計(jì)等工作，完成了算法在FPGA中的實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法對(duì)正交正弦信號(hào)的頻率估計(jì)有著較好的估