带有加性白噪声的实值正弦信号的频率估计问题,多年来一直是现代数字信号处理中的一项重要的研究课题,随着近年来信息技术的不断发展,实正弦信号的频率估计在军用和民用的工程领域均得到了广泛应用。本文围绕基于加窗DFT的实正弦信号频率估计问题展开研究。选题具有一定的理论意义和实用价值,具体研究工作包括:首先,研究了频率估计的基础理论,构造了本文提出的频率算法使用的实正弦信号的数学模型,深入研究了正弦信号模型的频域函数,揭示了DFT固有的频谱泄露和栅栏效应等缺点的形成原因,并对基于DFT的现有频率估计算法进行了研究。DFT类频率估计器按细估计所用谱线之间的关系,可分为插值离散傅里叶变换（Interpolated Discrete Fourier Transform,IpDFT）和智能离散傅里叶变换（Smart Discrete Fourier Transform,SDFT）两类。IpDFT类算法利用同一时刻不同谱线值之间的关系校正频率偏移,为了进一步抑制频谱泄露,通常会结合加窗、迭代等方法进行使用。而SDFT算法则是使用不同时刻的相同DFT谱线进行计算。根据公式推导和仿真结果,两类DFT估计器及其改进方案都可以有效改善基于DFT的估计器的频谱泄露问题,但仍具有一定的改进空间。接着,针对现有DFT频率估计器中存在的负频谱泄露问题,提出了一种新型的基于加窗插值离散傅里叶变换（Interpolated DFT,IpDFT）的实值正弦信号频率估计算法。算法的主要思想是根据峰值谱线与两侧谱线的绝对值大小,选择采用这三根谱线的插值关系建立关于频率的一元二次方程式。所提出的IpDFT算法由于在推导过程中完全考虑了负频率分量的长程泄露,因此能够最大程度上降低频谱泄露的影响。仿真实验结果证明与其他IpDFT算法相比,新提出的算法具有极高的估计精度和抗镜像分量干扰的能力,尤其是在正负频率分布较近的情况下。然后,针对实正弦信号正负频率相近的情形,提出了一种新型的基于加窗插值DFT的两点实正弦信号频率估计算法。该算法根据峰值谱线的实虚部关系,将实部与虚部比例关系叠加形成最终的插值比例因子用于计算频率。仿真验证了所提出算法在抗频谱泄露和抗噪声方面的能力,相比于传统的两点算法,新算法有效地提高了两点算法的估计精度,尤其是在小频率信号的情形下,算法性能甚至可以超越一些三点加窗IpDFT算法,证明了算法有效地考虑了负频率分量带来的谱间干扰。最后,研究了信号在不同时刻相同DFT频率分量之间的差异,针对实正弦信号负频率分量导致的干扰,提出了一种新型的基于两点滑动窗DFT的频率估计算法,并通过延迟滑动窗位置解决了在某些频率点上的估计畸变问题。仿真结果证明,算法可以较大程度上地减少频谱泄露带来的影响,对比原理类似的经典SDFT估计方案,所提出算法的性能更加优秀,特别是对于正负频率间隔较近的正弦信号,新提出的算法的优势较其他基于频域的估计算法更加明显。即使在估计高次谐波的参数时,算法仍能保持估计精度的领先。