信号的频谱分析.docx

1、信号的频谱分析信号的频谱分析实习报告 实验目的1. 掌握利用FFT分析连续周期，非周期信号的频谱，如周期，非周期方波，正弦信号等。理解CFS，CTFT与DFT（FFT）的关系。2. 利用FFT分析离散周期，非周期信号的频谱，如周期，非周期方波，正弦信号等。理解DFS，DTFT与DFT（FFT）的关系，并讨论连续信号与离散信号频谱分析方法的异同。实验内容1. 利用FFT，分析并画出频谱，改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对单一频率成分信号频谱的影响。2. 利用FFT，分析并对比方波以及半波对称的正负方波的频谱，改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对信号频谱的影响。3. 利用FFT，分析并画

2、出信号的频谱，改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对信号频谱的影响。4. 利用不同窗函数对内容3.中的信号进行加窗处理，分析对信号频谱的影响；5. *利用FFT计算线性卷积，验证实验三中时域结果的正确性。具体实验步骤及实验结果1.频谱asin(100t)程序，图像、频谱分析图及其幅度相位图close all;clc;clear;t=0:0.001:0.999;subplot(311)a=sin(100*pi*t);plot(t,a);grid on;title(sin100pi*t);xlabel(T);b=fft(a);subplot(312);stem(t*1000,abs(b)/100

3、0,fill);xlabel(Hz);grid on;title(频率特性)subplot(313)stem(t*1000,angle(b)/1000,fill);xlabel(Hz);grid on;title(相频特性) bcos(100t)程序，图像、频谱分析图及其幅度相位图close all;clc;clear;t=0:0.001:0.999;subplot(311)a=cos(100*pi*t);plot(t,a);grid on;title(sin100pi*t);xlabel(T);b=fft(a);subplot(312);stem(t*1000,abs(b)/1000,fil

4、l);xlabel(Hz);grid on;title(频率特性)subplot(313)stem(t*1000,angle(b)/1000,fill);xlabel(Hz);grid on;title(相频特性)c. 改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对10Hz正弦波频率成分信号频谱的影响。 正确的正弦波特性曲线 采样间隔为0.01采样个数100发生混叠现象采样间隔0.15 发生泄漏现象采样间隔0.01 采样个数1122.方波程序、频谱clc;t=0:0.01:1-0.01a=square(2*pi*t,50)subplot(311)stem(t,a,fill)b=fft(a)subpl

5、ot(312)stem(t*100,abs(b)/100,fill)grid onsubplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,fill)混叠现象clc;t=0:0.01:1-0.01a=square(250*t,50)subplot(311)stem(t,a,fill)b=fft(a)subplot(312)stem(t*100,abs(b)/100,fill)subplot(313)stem(t*100,angle(b)/100,fill)方波的泄露现象clc;t=0:0.01:0.86a=square(20*t,50)subplot(311)stem(t,a,f

6、ill)b=fft(a)subplot(312)stem(t*86,abs(b)/86,fill)grid onsubplot(313)stem(t*86,angle(b)/86,fill)3信号的频谱、真实值与理论值分析close all;clc;clear;t=0:0.01:30-0.01;a=1+j*pi*2*t;a=1./a;subplot(311);plot(t,a);title(理论值);grid on;subplot(312);plot(t,a,r);axis(0,15,0,1);title(对比图);hold on;b=exp(-t);c=fft(b);plot(t,abs(c

7、)/100,g);grid on;hold on;subplot(313);stem(t,angle(c),fill);title(相位图);grid on;4. 利用不同窗函数对内容3.中的信号进行加窗处理 a加入矩形窗close all;clc;clear;w=0:0.1:30-0.1;a=1+j*2*pi*w;a=1./a;plot(w,a,r);hold on;t=0:0.1:30-0.1;b=exp(-t);c=fft(b);plot(t,c/10,g);axis(0,15,0,1);grid on;hold on;d=boxcar(600);y=d(301:600);e=y.*b;

8、f=fft(e);plot(t,f/10,y);b.加入hanning窗close all;clc;clear;w=0:0.1:30-0.1;a=1+j*2*pi*w;a=1./a;plot(w,a,r);hold on;t=0:0.1:30-0.1;b=exp(-t);c=fft(b);plot(t,c/10,g);axis(0,15,0,1)grid on;hold on;d=hanning(600);y=d(301:600);e=b.*y;f=fft(e);plot(t,abs(f)/10,b)c.加入hamming窗close all;clc;clear;w=0:0.1:30-0.1;

9、a=1+j*2*pi*w;a=1./a;plot(w,a,r);hold on;t=0:0.1:30-0.1;b=exp(-t);c=fft(b);plot(t,c/10,g);axis(0,15,0,1);grid on;hold on;d=hamming(600);y=d(301:600)e=y.*b;f=fft(e)plot(t,f/10,b)d.三种窗函数的对比图close all;clc;clear;t=0:0.1:30-0.1;b=exp(-t);c=fft(b);plot(t,c/10,g);axis(0,15,0,1);grid on;hold on;d=boxcar(600)

10、;y=d(301:600);e=y.*b;f=fft(e);plot(t,f/10,y);grid on;hold on;d=hamming(600);y=d(301:600);e=y.*b;f=fft(e);plot(t,f/10,b);grid on;hold on;d=hanning(600);y=d(301:600);e=b.*y;f=fft(e);plot(t,abs(f)/10,r);5.*利用FFT计算线性卷积，验证实验三中时域结果的正确性close all;clc;clear;t=0:0.01:10-0.01;b=exp(-t);c=fft(b);subplot(221);st

11、em(t,c/100,g);axis(0,5,0,1);w=boxcar(1000);d=fft(w);subplot(222);stem(t,d/1000,r);a=conv(d,c)/2/pim=length(a)-1n=0:1:m;subplot(223);stem(n,a/m/10,fill);axis(0,15,0,1);subplot(224);e=w.*b;plot(t,e,r);hold on;plot(n,a/m/10,b);axis(0,15,0,1);grid on;总结通过此次实验，学会了利用DFT来对周期、非周期信号做频谱分析，通过调节系数来实现CTFT,CFS.对采样定理理解更加深刻，通过改变采样间隔，实现混叠泄露现象。得知采样的重要性，在今后的学习应用中，可以正确采样，不发生混叠泄露，使信号处理正确准确。学会了窗函数的用法，通过对信号加矩形窗、hanning窗、hamming窗，加深了窗函数的概念理解，并且通过对同一个信号加不同窗的比较，出不同窗的特点。对时域加窗相乘与频域卷积的比较得到时域结果的正确