Artefakte im Frequenzspektrum nach FFT

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Verfasst am: 09.10.2019, 14:37 Titel: Artefakte im Frequenzspektrum nach FFT

Ich führe eine FFT eines Zeitsignals durch mit dem Ziel, ein Frequenzspektrum in Form eines Wasserfalldiagramms zu erstellen. Die FFT hinterlässt jedoch einige unschöne Artefakte über deren Urpsrung ich aktuell rätsel.

Die Artefakte sind rot markiert. Ich bin mir sehr sicher, dass sie keinen physikalischen ursprung haben, da sie immer an der Oberkante des plots reflektiert werden, egal wie hoch ich die maximale Frequenz ansetze.

Der Ablauf ist folgender: Ich weiß in etwa welche Frequenzen fmax maximal im Signal auftreten sollten. Daraus bestimme ich meine Abtastfrequenz fs.

Code:

fmaxF=1.1*fmax_in; % maximale zu bestimmende Frequenz
fs=2*fmaxF; % Angepeilte Abtastfrequenz
TF=1/fs; % Periodendauer der Abtastfrequenz

Funktion ohne Link?

Desweiteren kann ich die Frequenzauflösung einstellen über die Anzahl der Punkte die ich für die fft heranzieh. Zu hoch sollte die Auflösung dabei nicht werden, da in dem Fall meine Fenster sehr lang werden und sich stark überschneiden. Die Auflösung wird daher gerade so hoch gewählt, dass das Diagramm am Ende halbwegs vernünftig aussieht.

Code:

y_res=600 % Auflösung in y-Richtung
anz_dp=y_res; % Anzahl Knotenpunkte
Zeitfenster=y_res*TF; % Zeitfenster

Funktion ohne Link?

Ist Fensterlänge und Abtastfrequenz festgelegt, kann ich via interp1() die gewünschten Punkte aus meinem Signal herausinterpolieren.
Danach wird gefenstert (Rechteckfenster oder Hann-Fenster, je nach Gusto), Amplitudenfehler der Hann-Funktion korrigiert (Faktor 2) und dann die fft aufgerufen.

Code:

tspan=t_max-t_min;
window_span=tspan/x_res;
window_start=linspace(t_min,t_max-window_span,x_res);
window_end=linspace(t_min+window_span, t_max,x_res);
window_mid=(window_start+window_end)/2;

for i=1:1:x_res
WINDOW_T(i,:)=linspace(window_mid(i)-Zeitfenster/2,window_mid(i)+Zeitfenster/2,y_res);
WINDOW_Y(i,:)=interp1(t,erg,WINDOW_T(i,:));
WINDOW_Y(i,:)=WINDOW_Y(i,:)-mean(WINDOW_Y(i,:)); %Gleichanteil rausfiltern
end

for i = 1:x_res
[WINDOW_Y(i,:)]=Hanning(WINDOW_Y(i,:),fenster);
block_fft(i,:) = fft(WINDOW_Y(i,:));
block_fft_abs(i,:) = abs(block_fft(i,:))*4/anz_dp;
end

Funktion ohne Link?

Abschließend bleibt nur noch der plot.

Code:

z=block_fft_abs(:,1:end/2);
x=[t_min t_max];
y=[fmin_in fmaxF];
y=[fmin_in/fmaxF fmaxF/fmaxF];

cm_mod= colormap_jet_mod_white();
imagesc(x,y,z'),axis xy ,colormap(cm_mod)

Funktion ohne Link?

Kann mir jemand sagen, wo die Ursache der Artefakte liegt und wie ich sie umgehen kann?


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