¿Tiene sentido trazar el ángulo en un analizador de espectro de señales?

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He construido un osciloscopio de juguete con un Arduino, adquiriendo las muestras con el ADC y trazando el espectro en mi computadora. El espectro es la salida del algoritmo FFT. Puede ver un video aquí del programa en acción.

La línea amarilla es el valor real de cada muestra como la salida del ADC de Arduino. La línea roja es la magnitud de cada número complejo como la salida de la función FFT, y la gráfica verde es el ángulo de cada uno de esos números complejos. El primer pico es el ruido de la línea de alimentación principal de CA, que es de 50 Hz.

La gráfica roja muestra la "energía" de cada frecuencia. ¿Qué información muestra el ángulo? ¿Hay una explicación intuitiva?

    
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2 respuestas

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En este caso, el ángulo absoluto que está dibujando es relativo a la fase en la que está tomando muestras con su ADC. Por cierto, parece que su frecuencia de muestreo no es muy estable, a juzgar por cuánto varía la velocidad de la forma de onda que se mueve en la pantalla.

Probablemente sería más útil si proporcionara una función de activación para su osciloscopio, de modo que obtenga una pantalla de forma de onda estable para comenzar, y luego muestre la fase relativa , tal vez tomando la fase del pico de mayor magnitud como su ángulo de referencia "cero".

Tenga en cuenta que la información de fase en los contenedores FFT que tienen valores de magnitud baja es principalmente el resultado de un ruido de bajo nivel y no será muy relevante para el análisis de la señal en general.

    
respondido por el Dave Tweed
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La magnitud de una frecuencia no es suficiente para identificar la señal, porque una frecuencia es una onda oscilante que muestra fase. Un coseno de amplitud \ $ A \ $ y frecuencia \ $ f \ $ no puede tener la misma transformada de Fourier como un seno de amplitud \ $ A \ $ y frecuencia \ $ f \ $ porque el Fourier inverso sería ambiguo.

Un programa de análisis de espectro en tiempo real funciona mirando ventanas de muestras. Estas ventanas generalmente se superponen. Por ejemplo, la FFT podría calcularse a partir de, por ejemplo, 1024 muestras. Luego se vuelve a calcular, deslizando hacia abajo la secuencia, por ejemplo, 256 muestras y tomando otras 1024 muestras para actualizar el siguiente cuadro de la pantalla FFT. Pero un paso arbitrario por varias muestras generalmente no tiene relación con la fase de la señal que se está probando. En cada ventana, la ola comienza en una fase diferente. Por lo tanto, la visualización en tiempo real del ángulo de fase cambia rápidamente.

    
respondido por el Kaz

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