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使用 atan2 的 FFT 的相位角 - 奇怪的行为。相移偏移?拆开?

我正在测试和执行简单的 FFT,并且我对相移感兴趣。我用正弦曲线生成 256 个样本的简单数组正弦曲线图10个周期。

我对这些样本执行 FFT 并接收复杂数据 (2x128)。然后我计算这些数据的大小,FFT 看起来像预期的那样: fft_magnitude_figure

然后我想计算 fft 复数输出的相移。我正在使用atan2。组合输出 fft_magnitude(蓝色)+ fft+phase(红色)如下所示: fft_mag_phase_figure 这几乎是我对“小”问题的期望。我知道这是包裹,但如果我想象将其展开,幅度峰值的相移读数为 36 度,我认为它应该为 0,因为我的输入正弦曲线根本没有移动。

如果我移动这个 -36 度(蓝色是同相,红色是移动的,蓝色打印仅供参考),正弦曲线看起来像这样:移位正弦图

如果我对这个红色数据执行 FFT,则幅度 + 相位输出如下所示:移位磁相相位图

因此很容易想象,展开相位在幅度峰值处将接近 0。所以有 36 度的偏移。但是,如果我准备每 256 个样本 20 个周期和 0 相移的数据,会发生什么sin_20_cyc_figure

如果我随后执行 FFT,则这是一个输出(幅度 + 相位):fft_sin_20_mag_phase_figure 我可以告诉你是否会跨越72度的峰值。所以现在有 72 度的偏移。

谁能给我提示为什么会发生这种情况?atan2() 相位输出是否与频率相关且偏移量为 2pi/周期(360 度/周期)?如何解开它并获得正确的结果(我找不到可解开的工作 C 库)。

它在 ARM Cortex-M7 处理器(嵌入式)上运行。

#define phaseShift 0
#define cycles 20

#include <arm_math.h>
#include <arm_const_structs.h>

float32_t phi = phaseShift * PI / 180; //phase shift in radians
float32_t data[256];  //input data for …
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c embedded fft phase atan2

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