Verbessertes Phasen-Differenz-Verfahren zur Frequenzmessung gestörter Signale bei kurzer Messzeit (Improved Phase-Difference Method for the Frequency Estimation of Noisy Signals in Short Measurement Time)

Abstract

tm 679 Technisches Messen 72 (2005) 12 © Oldenbourg Verlag Verbessertes Phasen-Differenz-Verfahren zur Frequenzmessung gestörter Signale bei kurzer Messzeit K arl Walter B onfig, Zhongdong Liu, U niversität Siegen, Jörg H im m el, R heinA hr C am pus, R em agen Manuskripteingang: 31. Mai 2005; zur Veröffentlichung angenommen: 18. Oktober 2005 Im vorliegenden Beitrag wird das Phasen-Differenz-Verfahren zur Frequenzmessung der durch Rauschen gestörten Signale vorgestellt. Es wird gezeigt, dass Frequenzausreißer bei Anwendungen dieses Verfahrens entstehen, auch wenn das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ausreichend groß ist. Die Ursachen der Frequenzausreißer werden analysiert. Zur Korrektur wird ein Lösungsansatz vorgeschlagen. Im Vergleich mit anderen Verfahren kann das verbesserte Phasen-Differenz-Verfahren die Frequenz der durch Rauschen gestörten Signale mit größerer Genauigkeit und vertretbarem Rechenaufwand berechnen.In this paper the phase-difference method is investigated for the frequency estimation of a noisy signal. It is shown that frequency outliers appear in the application of the phase-difference method even though the signal-to-noise ratios are high. The origin of the frequency outliers are analysed statistically. For the correction of the frequency outlier a discriminant is proposed. Compared with other common methods, the improved phase-difference method can estimate the frequency of noisy signals with higher accuracy and moderate computational complexity.