基于解析插值离散时间傅里叶变换的精确频率估计.pdfVIP

2022 年 3 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 6 第 37 卷第 6 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2022 DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.201667 基于解析插值离散时间傅里叶变换的 精确频率估计 1 1,2 1,3 1 杨 超 李 波 胡绪权 付志红 （1. 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学） 重庆 400044 2. 云南电网有限责任公司电力科学研究院 昆明 650217 3. 重庆璀陆探测技术有限公司 重庆 402660 ） 摘要 短时波动周期下，来自负频率的频谱泄漏是频域插值算法估计误差的主要来源。为消 除频谱泄漏影响以实现任意波动周期下实正弦信号频率的精确估计，该文提出一种基于广义离散 时间傅里叶变换（DTFT ）插值解析的频率估计算法。该算法利用位于频谱主瓣范围内的任意DTFT 谱线构建对应实/虚部的线性方程组，进而通过方程组求解得到基于解析插值DTFT 的无偏频率估 计公式。此外，考虑实际中加性白噪声的影响，根据频率估计的统计特性分析给出一种简单且有 效的迭代方法，从而确保频率估计的方均误差（MSE ）在任意波动周期下能够一致逼近无偏频率 估计的克拉美罗下届（CRLB ）。仿真和实验结果验证了所提算法优于现有的DFT 插值算法。 关键词：短时波动周期 频谱泄漏 解析插值DTFT 迭代方法 克拉美罗下届（CRLB ） 中图分类号：TM935 Accurate Frequency Estimation Based on Analytical Interpolated Discrete Time Fourier Transform Yang Chao1 Li Bo 1,2 Hu Xuquan 1,3 Fu Zhihong 1 （1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology Chongqing University Chongqing 400044 China 2. Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co. Ltd Kunming 650217 China 3. Chongqing Triloop Prospecting Technology Co. Ltd Chongqing 402660 China ） Abstract When the cycles in record (CiR) of the signal is small, the spectral leakage from the image component is the main source of estimation errors in the frequency-domain interpolation. To eliminate the influence of spectral leakage and accurately estimate the frequency of a real sinusoi