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On alias-free discrete time Wigner distributions for time–frequency analysis of fusion plasma signals: application to JET magnetic activity data

J.P.S. Bizarro, A.C.A. Figueiredo, JET EFDA Contributors2006年被引用 8Nuclear FusionIF 3出版社

The problem of aliasing in relation to the use of Wigner distributions to process discrete time (DT) non-stationary signals from fusion plasma diagnostics is comprehensively addressed. Three DT Wigner distributions, two of which are alias free (AF), are thoroughly studied and compared, their properties being provided as well as, making use of so-called pseudo-Wigner (p-Wigner) distributions, formulae for their efficient computation. Of the three, one is singled out as that AF form which simultaneously obeys an arguably more complete set of desirable properties for time–frequency distributions and which has a lower computational complexity. Such an AF DT Wigner distribution has been known in quantum mechanics as the rotational Wigner function, where it has been introduced to treat rotation angles and their canonically conjugate angular momenta, whose spectra have the same discrete nature as DT signals. As an illustration of the advantages and shortcomings of each of these three distributions, they are applied to the time–frequency analysis of MHD activity data. Thus, the three DT Wigner distributions, more precisely their p-Wigner counterparts, together with the spectrogram for the sake of comparison, are used to obtain representations in the time–frequency plane of non-stationary events from neoclassical tearing mode (NTM) and toroidal Alfvén eigenmode (TAE) experiments in the JET tokamak. Besides aliasing, the appearance in the time–frequency plane of spurious images due to cross-term interference between different signal components is also discussed. If such undesirable artefacts are generated by negative frequencies interfering with positive frequencies, it is shown that the analytic signal can be of great help in reducing cross-term effects.

日本語訳

エイリアシングの問題は、核融合プラズマ診断からの離散時間(DT)非定常信号を処理するためのウィグナー分布の使用に関連して、包括的に取り扱われる。3つのDTウィグナー分布が、そのうち2つはエイリアシングフリー(AF)であり、徹底的に研究・比較され、それらの特性が提供されるとともに、いわゆる擬似ウィグナー(p-ウィグナー)分布を利用した効率的な計算式も提供される。3つのうち1つは、時間周波数分布に対する望ましい特性の、おそらくより完全なセットを同時に満たし、かつより低い計算複雑性を有するAF形式として選ばれる。このようなAF DTウィグナー分布は、量子力学において回転ウィグナー関数として知られており、そこでは回転角とその正準共役である角運動量を扱うために導入され、それらのスペクトルはDT信号と同じ離散的な性質を持つ。各分布の利点と欠点の実例として、それらはMHD活動データの時間周波数解析に適用される。したがって、3つのDTウィグナー分布、より正確にはそれらのp-ウィグナー対応物が、比較のためにスペクトログラムとともに、JETトカマクにおける新古典テアリングモード(NTM)およびトロイダルアルフヴェン固有モード(TAE)実験からの非定常事象の時間周波数平面上の表現を得るために使用される。エイリアシングに加えて、異なる信号成分間の干渉によるクロスタームが時間周波数平面上に現れる問題も議論される。負周波数が正周波数と干渉することによってこのような望ましくないアーティファクトが生成される場合、解析信号がクロスタームの影響を低減する上で大きな助けとなることが示される。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JET
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