信号处理相关名词解释

混叠：在信号处理上，如果采用频率小于低于两倍奈奎斯特频率

　　在统计、信号处理和相关领域中，混叠是指取样信号被还原成连续信号时产生彼此交叠而失真的现象。当混叠发生时，原始信号无法从取样信号还原。而混叠可能发生在时域上，称做时间混叠，或是发生在频域上，被称作空间混叠。一旦混叠发生，则可能出现因采样频率不够高，模拟信号中的高频信号折叠到低频段，出现虚假频率成分的现象。

抗混叠：一般说的抗混叠说的是抗混叠滤波器，其作用是在输出电平中把混叠频率分量降低到微不足道的程度。

　　　　

　　　　工程测量中采样频率不可能无限高也不需要无限高，因为一般只关心一定频率范围内的信号成份。为解决频率混叠，在对模拟信号进行离散化采集前，采用低通滤波器滤除高于1/2采样频率的频率成份。实际仪器设计中，这个低通滤波器的截止频率(fc) 为：

　　　　　　　　　　　　截止频率（fc）= 采样频率（fs） / 2．56

　　　　在进行动态信号测试中测量仪器必须具有抗混滤波功能，例如：在大型桥梁、高楼、机械设备等动态振动测试及模态分析中，信号所包含的频率成份理论上是无穷的。例如：桥梁的模态理论上有无限多个，但我们只关心对振动贡献最大的前几阶模态。如果不对振动的模拟信号进行低通抗混滤波，高阶模态频率很可能会混叠到低频段，形成虚假的模态频率，给模态参数识别带来困难。

频谱：时域上的信号，通过FFT，可以变换到频域上，即可以看到信号的频谱了。

　　当运用计算机实现工程测试信号处理时，不可能对无限长的信号进行测量和运算，而是取其有限的时间片段进行分析。做法是从信号中截取一个时间片段，然后用观察的信号时间片段进行周期延拓处理。傅立叶变换的假设很简单：测量范围之外的信号是所测量到的信号的重复。以此得到虚拟的无限长的信号，然后就可以对信号进行傅里叶变换、相关分析等数学处理。无线长的信号被截断以后，其频谱发生了畸变，原来集中在f(0)处的能量被分散到两个较宽的频带中去了（这种现象称之为频谱能量泄漏）。

　　对于周期信号而已，如果FFT变换截取的数据点数正好可以包含N个完整波形是，那么得到的结果就是原始信号的频谱。如果不是，则发生频谱泄漏。

　　由于波形的前后不是连续的，出现波形跳变，而跳变处的有着非常广泛的频谱，因此FFT的结果中出现频谱泄漏。

　　发生了频谱泄漏，一般通过窗函数来处理。

窗函数：为了减少频谱能量泄漏，可采用不同的截取函数对信号进行截短，截断函数称为窗函数，简称为窗。

　　　　信号截短以后产生的能量泄漏现象是必然的，因为窗函数w(t)是一个频带无限的函数，所以即使原信号x(t)是有限带宽信号，而在截短以后也必然成为无限带宽的函数，即信号在频域的能量与分布被扩展了。又从采样定理可知，无论采样频率多高，只要信号一经截短，就不可避免地引起混叠，因此信号截短必然导致一些误差。

　　　　泄漏与窗函数频谱的两侧旁瓣有关，如果两侧瓣的高度趋于零，而使能量相对集中在主瓣，就可以较为接近于真实的频谱，为此，在时间域中可采用不同的窗函数来截短信号。

卷积：卷积有线性卷积和循卷积；

变换：信号处理中，除了FFT变换外，还有很多变换，FFT变换仅仅是一种变换，但是变换都是将信号从时域变换到频域上。