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基于时频重排的高时频聚集性和多窗口分析方法低方差、高分辨率等优点，提出一种基于多窗口时频重排的非线性调频信号时频结构分析方法．该算法结合时频重排和多窗口分析方法，降低由重排振荡和噪声引起的波动，保持时频重排的高时频聚集性，同时清楚地展示了非线性调频信号的频率调制规律．仿真实验结果证实该方法对两个相距很近的二次多项式调频信号和实际的蝙蝠声纳信号都非常有效。