在分析信号频谱的时候,由于受到计算能力的影响,只能处理有限长的信号。这就必须截取时间函数的一个有限范围,即把观测到的信号限制在一定的时间间隔之内。换句话说,就是要取出信号的某一个时间段。这种过程就是截断数据的过程。
这种截断过程相当于对信号进行加窗,即信号乘以窗函数。根据傅里叶变换的卷积定理
,信号加窗后的频谱相当于原信号频谱与窗信号的频谱在频域作卷积。显然,这种卷积过程将造成信号频谱的失真。而且,如果信号所乘的是矩形窗函数(通常,简单的截取信号就相当于乘的是矩形窗),失真频谱将产生"拖尾"(频谱延伸扩展)现象――原有受限的频谱图形"扩展"开来,这就称之为频谱泄漏。
应该指出,泄漏并不能与混叠完全分开。这是因为,频率泄漏会导致频谱扩展,从而使信号的最高频率有可能超过折叠频率fs/2,造成混叠失真。
由于实际应用的需要,对信号进行截断是必须的,所以由此引起的频谱泄漏也显然是无法避免的。不过,通过改善窗函数的形状,可以达到减少泄漏的目的。通常的矩形窗在时域有突变,使得频域拖尾严重,收敛很慢。为了解决这个矛盾,人们已经研究了各种形式的窗函数,例如
海明(Hamming)窗

汉宁(Hanning)窗

布莱克曼(Blackman)窗

等,它们都在不同程度上压低了窗函数频谱的旁瓣,减弱了频率泄漏现象。有兴趣的读者可以通过求它们的DTFT来研究它们的频谱特性。
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