GNU Radio FFT模块结合stream to vector应用及Rotator频偏模块使用

前言

写个博客记录一下自己的蠢劲儿，之前我想用 FFT 模块做一些信号分析的东西，官方的 FFT 模块必须输入与 FFT 大小一致的数据，然后我也想到了使用 stream to vector 将流数据转换为固定长度的向量数据，然后再一次性喂给 FFT 模块，但是，stream to vector 模块我用的不对，导致 stream to vector 的输出连接 FFT 模块的那条线就一直是红色，我就以为官方的 FFT模块不好用，因此自己就做了 C++ OOT FFT 模块方便自己使用，今天突发奇想，官方做的应该不会有问题，会不会是我自己的使用不当，果真如此，这真是一次教训啊，做这个 FFT 花费了不少时间，既然是教训，那就吃亏是福吧。

一、FFT 模块应用

1、stream to vector 介绍

stream to vector 模块介绍：

• Num items：连接成一个输出向量的连续输入项的数量
• Vec Length：输入向量的长度。输出向量的长度为 Vec Length * Num items

之前我的做法是将 Vec Length 设置成了1024，将 Num items 设置为 1，因此导致输入输出 IO size 不同，犯了这个低级错误，导致自己造轮子重新造了一个 FFT 模块：GNU Radio创建FFT、IFFT C++ OOT块

2、创建 grc 图测试

复刻官方的 demo 示例 grc 图。

其中：

：信号功率谱密度的对数，单位为 dB

：为信号的功率谱密度

：傅里叶变换长度

在进行快速傅里叶变换 (FFT) 时，输出的幅度与输入的样本数量相关。对于

个输入样本，FFT 的输出通常需要缩放

以保持幅度一致，如果要保持输入信号和 FFT 输出的能量一致，需要对 FFT 的结果进行归一化。

是最常见的归一化系数。

3、运行结果

从上图可知，运行结果一致。

二、频偏模块

如何对现有的信号做叠加频偏呢？我们来看一下如何实现

1、Rotator 简介

旋转器（Rotator）块执行频率平移操作。这种操作被称为旋转，因为如果将复数采样（实部和虚部）中的实部和虚部绘制在复数单位圆上，在这个圆上进行旋转会产生一个给定频率的波形。顺时针或逆时针进行这样的旋转会产生正频率或负频率，这正是这个块在数学上执行的操作。

相位增量（以弧度为单位）是每次采样时信号增加的额外相移量。因此，该块相当于用复数正弦进行乘法操作。

我们正在处理采样信号，因此我们只能在每个采样间隔

观察它，在两个采样时刻之间，相位会增长

，因此，为了实现特定的频率偏移

，必须从目标频率计算相位增量。

2、创建 grc 图测试

其中 Rotator 的参数 Phase Increment 值如下：

3、运行结果

上面我们将 freq_offset 也就是频率偏移设置为 4 KHz，因此经过频偏后的信号应该在原信号的基础上频谱会偏移 4KHz。

原信号频率为 1KHz，经过频偏后的信号为 5KHz