基于FPGA實現(xiàn)的FFT插值正弦波頻率估計
3 仿真分析
信噪比定義為:,σ為噪聲均方誤差。對正弦波信號,在相位、幅度和頻率3個參數(shù)均是未知的情況下,頻率估計的方差下限為:
式中N為樣本數(shù)。在仿真中設(shè)fs=167 MHz,N=512,因此兩條譜線間的頻率差為△f=fs/N?,F(xiàn)取fi=45.5△f+(i-1)△f/20(i=l,2,…,21)的正弦波,即對應(yīng)FFT后峰值位置與信號真實峰值偏差δ為[-0.5,0.5]。對每個頻率fi的取值分別作l 000次Monte Carlo試驗,計算δl,δ2的均方根誤差(RMSE),定義比率R=RMSE/CRB,仿真結(jié)果如圖3、圖4所示。RSN取-20 dB~0 dB,步長為0.5 dB,分別做1 000次Monte Carlo試驗,計算新算法的歸一化頻率估計均方誤差,仿真結(jié)果如圖5所示。
仿真結(jié)果表明δ2不隨被估計信號的頻率分布而產(chǎn)生波動;當(dāng)RSN>-14 dB時,新算法頻率估計值的方差在整個頻段都接近卡拉美-羅限,具有穩(wěn)定的性能。
4 結(jié)論
本文在分析Rife,MRife和傅里葉系數(shù)插值迭代3種算法的基礎(chǔ)上,將串行迭代變?yōu)椴⑿械纱说贸隽艘环N快速頻率估計算法,并分析了新算法與前3種算法的異同。計算機(jī)仿真結(jié)果證實新算法能夠快速、高精度估計單頻信號的頻率,便于工程實現(xiàn),適合應(yīng)用在雷達(dá)、電子對抗等對處理實時性要求非常高的領(lǐng)域。
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