柵欄效應

　　圖示：柵欄效應示意圖

　　柵欄效應描述的是信號采樣時只能得到采樣點的信息，而忽略了采樣間隔中數據信息的現象。不管是時域采樣還是頻域采樣，都有相應的柵欄效應，只是當時域采樣滿足采樣定理時，柵欄效應不會有什么影響。而頻域采樣的柵欄效應則影響很大，“擋住”或丟失的頻率成分有可能是重要的或具有特征的成分，使信號處理失去意義。減小柵欄效應可用提高采樣間隔也就是頻率分辨力的方法來解決。間隔小，頻率分辨力高，被“擋住”或丟失的頻率成分就會越少。但會增加采樣點數，使計算工作量增加。解決此項矛盾可以采用如下方法：在滿足采樣定理的前提下，采用頻率細化技術(ZOOM)，亦可用把時域序列變換成頻譜序列的方法。

　　例如：505Hz正弦波信號的頻譜分析來說明柵欄效應所造成的頻譜計算誤差。

　　設定采樣頻率fs=5120Hz，軟件中默認的FFT計算點數為512，其離散頻率點如下式表達：

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

　　圖示：505Hz正弦波信號的頻譜分析示意圖

　　如上圖505Hz正弦波信號的頻譜分析示意圖所示，位于505Hz位置的真實譜峰被擋住看不見，看見的只是它們在相鄰頻率500Hz或510Hz處能量泄漏的值。若設fs=2560Hz，則頻率間隔df=5Hz，重復上述分析步驟。這時在505Hz位置有譜線，我們就能得到它們的精確值。從時域看，這個條件相當于對信號進行整周期采樣，實際中常用此方法來提高周期信號的頻譜分析精度。因此，在對周期信號傅里葉處理時，解決柵欄效應以致解決泄露效應的一個極為有效的措施是所謂“整周期截取”；而對于非周期信號，如果希望減小柵欄效應的影響，盡可能多地觀察到譜線，則需要提高頻譜的分辨率，頻譜的分辨率等于處理信號的時間長度的倒數。