栅栏效应

　　图示：栅栏效应示意图

　　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。不管是时域采样还是频域采样，都有相应的栅栏效应，只是当时域采样满足采样定理时，栅栏效应不会有什么影响。而频域采样的栅栏效应则影响很大，“挡住”或丢失的频率成分有可能是重要的或具有特征的成分，使信号处理失去意义。减小栅栏效应可用提高采样间隔也就是频率分辨力的方法来解决。间隔小，频率分辨力高，被“挡住”或丢失的频率成分就会越少。但会增加采样点数，使计算工作量增加。解决此项矛盾可以采用如下方法：在满足采样定理的前提下，采用频率细化技术(ZOOM)，亦可用把时域序列变换成频谱序列的方法。

　　例如：505Hz正弦波信号的频谱分析来说明栅栏效应所造成的频谱计算误差。

　　设定采样频率fs=5120Hz，软件中默认的FFT计算点数为512，其离散频率点如下式表达：

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

　　图示：505Hz正弦波信号的频谱分析示意图

　　如上图505Hz正弦波信号的频谱分析示意图所示，位于505Hz位置的真实谱峰被挡住看不见，看见的只是它们在相邻频率500Hz或510Hz处能量泄漏的值。若设fs=2560Hz，则频率间隔df=5Hz，重复上述分析步骤。这时在505Hz位置有谱线，我们就能得到它们的精确值。从时域看，这个条件相当于对信号进行整周期采样，实际中常用此方法来提高周期信号的频谱分析精度。因此，在对周期信号傅里叶处理时，解决栅栏效应以致解决泄露效应的一个极为有效的措施是所谓“整周期截取”；而对于非周期信号，如果希望减小栅栏效应的影响，尽可能多地观察到谱线，则需要提高频谱的分辨率，频谱的分辨率等于处理信号的时间长度的倒数。