答:
先对原序列x(n)以N为周期进行周期延拓后取主值区序列,
再计算N点DFT则取得N点频域采样:
六.源程序清单:
1时域采样理论的验证程序
Tp=64/1000;%观察时刻Tp=64微秒
%产生M长采样序列x(n)
%Fs=1000;T=1/Fs;
Fs=1000;T=1/Fs;
M=Tp*Fs;n=0:
M-1;
A=;alph=pi*50*2^;omega=pi*50*2^;
xnt=A*exp(-alph*n*T).*sin(omega*n*T);
Xk=T*fft(xnt,M);%M点FFT[xnt)]
yn='xa(nT)';subplot(3,2,1);
tstem(xnt,yn);%挪用自编画图函数tstem绘制序列图
boxon;title('(a)Fs=1000Hz');
k=0:
M-1;fk=k/Tp;
subplot(3,2,2);plot(fk,abs(Xk));title('(a)T*FT[xa(nT)],Fs=1000Hz');
xlabel('f(Hz)');ylabel('幅度');axis([0,Fs,0,*max(abs(Xk))])
%=================================================
%Fs=300Hz和Fs=200Hz的程序与上面Fs=1000Hz完全相同。
2频域采样理论的验证程序清单
M=27;N=32;n=0:
M;
%产生M长三角波序列x(n)
xa=0:
floor(M/2);xb=ceil(M/2)-1:
-1:
0;xn=[xa,xb];
Xk=fft(xn,1024);%1024点FFT[x(n)],用于近似序列x(n)的TF
X32k=fft(xn,32);%32点FFT[x(n)]
x32n=ifft(X32k);%32点IFFT[X32(k)]取得x32(n)
X16k=X32k(1:
2:
N);%隔点抽取X32k取得X16(K)
x16n=ifft(X16k,N/2);%16点IFFT[X16(k)]取得x16(n)
subplot(3,2,2);stem(n,xn,'.');boxon
title('(b)三角波序列x(n)');xlabel('n');ylabel('x(n)');axis([0,32,0,20])
k=0:
1023;wk=2*k/1024;%
subplot(3,2,1);plot(wk,abs(Xk));title('(a)FT[x(n)]');
xlabel('\omega/\pi');ylabel('|X(e^j^\omega)|');axis([0,1,0,200])
k=0:
N/2-1;
subplot(3,2,3);stem(k,abs(X16k),'.');boxon
title('(c)16点频域采样');xlabel('k');ylabel('|X_1_6(k)|');axis([0,8,0,200])
n1=0:
N/2-1;
subplot(3,2,4);stem(n1,x16n,'.');boxon
title('(d)16点IDFT[X_1_6(k)]');xlabel('n');ylabel('x_1_6(n)');axis([0,32,0,20])
k=0:
N-1;
subplot(3,2,5);stem(k,abs(X32k),'.');boxon
title('(e)32点频域采样');xlabel('k');ylabel('|X_3_2(k)|');axis([0,16,0,200])
n1=0:
N-1;
subplot(3,2,6);stem(n1,x32n,'.');boxon
title('(f)32点IDFT[X_3_2(k)]');xlabel('n');ylabel('x_3_2(n)');axis([0,32,0,20])
实验三:
用FFT对信号作频谱分析
一.实验目的
学习用FFT对持续信号和时域离散信号进行谱分析的方式,了解可能出现的分析误差及其原因,以便正确应用FFT。
二.实验原理
用FFT对信号作频谱分析是学习数字信号处置的重要内容。
常常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域离散信号。
对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D和分析误差。
频谱分辨率直接和FFT的变换区间N有关,因为FFT能够实现的频率分辨率是,因此要求。
能够按照此式选择FFT的变换区间N。
误差主要来自于用FFT作频谱分析时,取得的是离散谱,而信号(周期信号除外)是持续谱,只有当N较大时离散谱的包络才能逼近于持续谱,因此N要适被选择大一些。
周期信号的频谱是离散谱,只有效整数倍周期的长度作FFT,取得的离散谱才能代表周期信号的频谱。
若是不明白信号周期,能够尽可能选择信号的观察时刻长一些。
对模拟信号进行谱分析时,第一要依照采样定理将其变成时域离散信号。
若是是模拟周期信号,也应该选取整数倍周期的长度,通过采样后形成周期序列,依照周期序列的谱分析进行。
三.实验步骤及内容
(1)对以下序列进行谱分析。
选择FFT的变换区间N为8和16两种情形进行频谱分析。
别离打印其幅频特性曲线。
并进行对比、分析和讨论。
(2)对以下周期序列进行谱分析。
选择FFT的变换区间N为8和16两种情形别离对以上序列进行频谱分析。
别离打印其幅频特性曲线。
并进行对比、分析和讨论。
(3)对模拟周期信号进行谱分析
选择采样频率,变换区间N=16,32,64三种情形进行谱分析。
别离打印其幅频特性,并进行分析和讨论。
四.实验结果及分析:
一、实验内容
(1)
图(1a)和(1b)说明的8点DFT和16点DFT别离是的频谱函数的8点和16点采样;
因为,所以,与的8点DFT的模相等,如图(2a)和(3a)。
可是,当N=16时,与不知足循环移位关系,所以图(2b)和(3b)的模不同。
二、实验内容
(2),对周期序列谱分析
的周期为8,所以N=8和N=16均是其周期的整数倍,取得正确的单一频率正弦波的频谱,仅在π处有1根单一谱线。
如图(4b)和(4b)所示。
的周期为16,所以N=8不是其周期的整数倍,取得的频谱不正确,如图(5a)所示。
N=16是其一个周期,取得正确的频谱,仅在π和π处有2根单一谱线,如图(5b)所示。
3、实验内容(3),对模拟周期信号谱分析
有3个频率成份,。
所以的周期为。
采样频率。
变换区间N=16时,观察时刻Tp=16T=,不是的整数倍周期,所以所得频谱不正确,如图(6a)所示。
变换区间N=32,64时,观察时刻Tp=,1s,是的整数周期,所以所得频谱正确,如图(6b)和(6c)所示。
图中3根谱线正好位于处。
变换区间N=64时频谱幅度是变换区间N=32时2倍,这种结果正好验证了用DFT对中期序列谱分析的理论。
五