FFT stm32f407 лишние гармоники в выходном массиве Опции

[yanvasiij]

Доброго времени суток!

Процессор stm32f407, библиотека DSP от Stm32CubeMx. Делаю выборку из 1024 отсчетов встроенного АЦП (12 бит) с частотой 1024 Гц. Когда набирается 1024 отсчета отправляю данные в функции быстрого преобразования Фурье из либы DSP.

Код в более приятном виде можно посмотреть ЗДЕСЬ.

CODE

arm_cfft_radix2_instance_q15 fftInstance;
static u32 curInputCursor=0;
static u32 dataIsReady = 0; /**< Флаг для начала преобразования фурье */
static q15_t input [2048]; /**< входной массив данных */
static q15_t output [1024]; /**< выходной массив данных */

/** @brief прерывание по таймеру с частотой 1024 Гц */
extern "C" void timerInterrupt (void)
{
input[curInputCursor++]=uhADCxConvertedValue; /**< Набираю 1024 замера */
if (curInputCursor>=1024)
{
curInputCursor = 0;
dataIsReady = 1; /**< Флаг, сигнализирующий, что выборка готова */
HAL_TIM_Base_DeInit(&htim1); /**< Как только набралось отключаю таймер, чтобы остановить забор замеров */
}
invertLed(); /**< Инвертирую ногу, чтобы на осциллографе проверить действительно ли частота дискретизации 1024 Гц (да, именно так) */
}

/** @brief задача, которая занимается преобразованием фурье */
static void fftTask (void *p)
{
q15_t maxValue; /* Max FFT value is stored here */
uint32_t maxIndex; /* Index in Output array where max value is */

while(1)
{
if (dataIsReady)
{
dataIsReady = 0;

arm_cfft_radix2_init_q15 (&fftInstance, 1024, 0, 1);
arm_cfft_radix2_q15(&fftInstance, input);
arm_cmplx_mag_q15 (input, output, 1024);
u32 index;
saveFft();
timInit(); /**< Снова запускаю таймер для подготовки следующих 1024 замеров */
}
vTaskDelay(5000);
}
}

Если я все правильно понимаю то в массиве output[] должна получиться частотная характеристика с шагом 1 Гц. При этом output[0] - это постоянная составляющая, все остальное гармоники.
Подаю синусоидальный сигнал 50 Гц с амплитудой 1 вольт, смещенный на 1 вольт. Ожидаю, что в output[0] будет значение постоянной составляющей, а в output[50] амплитуда 50-ой гармоники.
Однако в результате output[0] всегда равен нулю, в output[1] некоторое значение очень похожее на постоянную составлющую, в output[3] тоже непонятно какое значение (181), а в output[50] как и ожидалось значение гармоники (оно смещается если изменить частоту синусоидального сигнала). Вдобавок нет нет да и появятся непонятные значения в разных гармониках (то output[200], то output[511] и т.п. совершенно случайным образом). Добавил RC-цепочку на вход - не помогло.

Буду очень признателен, если кто растолкует, что я делаю неправильно.

Вот здесь картинка с характеристикой (строю на графике массив output[])

[yanvasiij]

..ну и что? интерес практический или академический?
ваши 4095 были во временной области, а вы уже смотрите частотную , где совсем другие размерности.
Если вам надо сравнивать сигналы между собой - отнормируйте спектр по известному сигналу.
Подайте виртуальный синус размером с дин. диапазон вашего АЦП и посмотрите сколько попугаев он будет занимать в частотной области.
Кстати, тут уже будут сильно сказываться применяемые вами окна.

Кроме всего изложенного выше, в спектре для определения амплитуды исходного сигнала нельзя использовать одиночный отсчет. Нужно брать квадратный корень из суммы квадратов отсчетов, попадающих в полосу сигнала. Ширина этой полосы определяется оконной функцией и требуемой точностью.

А математически вычислить никак? )) По крайней мере не для живого сигнала и для кратных частот. Я думаю, с этого надо начать.
А для живого сигнала, конечно, уже, как написано тут:

Правильно ли я понимаю что речь идет просто о вычислении амплитуды комплексного числа?

Но ведь именно это и делает arm_cmplx_mag_q15(). После ДПФ input[] уже содержит в себе действительную и мнимую составляющие, из них можно вычислить и амплитуду и фазу. Я вычислил амплитуды и построил по ним график, но результат мне не понятен. Или я что-то путаю?