MAtlab傅里叶变换实验报告
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傅里叶变换在matlab 中应用一、实验目的(1)了解并会熟练计算傅里叶变换; (2)学会在matlab 中运行傅里叶变换;(3)能熟练地绘出频谱图,与matlab 中的频谱图进行比较;二、实验原理1、傅里叶变换的定义非周期信号的频谱(即傅里叶变换)是周期信号的频谱(傅里叶级数)当∞→1T 时的极限。
设周期信号)(t f 展开成复指数形式的傅里叶级数为 tjnw n enw F t f 1)()(1∑∞-∞==⎰-=2211111)(1)(T T t jnw dt e t f T nw F (两边同时乘以1T )得⎰-==221111111)()(2)(T T tjnw dt et f w nw f T nw F π当∞→1T 时,对上式两边求极限得⎰-∞→∞→=221111111)(lim )(2lim T T tjnw T T dt et f w nw f π(2-38)上式左边,当∞→1T 时,如前所述,→11/)(w nw F 有限值,并且成为一个连续得频率函数,即频谱密度函数,用)(w F 表示为11)(2lim )(1w nw f w F T π∞→=而式(2-38)右边,当∞→1T 时,01→w ,w nw →1,即原来离散频率1nw 趋于连续频率w ,故上式右边亦为w 得连续函数,故得⎰∞∞--=dt e t f w F jwt )()( (2-40)式(2-40)为信号f (t )的傅里叶正变换,它的物理意义是单位频带上的频谱值,即频谱密度,简称为非周期信号频谱。
F (w )一般为复数,故又可写成复指数形式为)()()(w j e w F w F ϕ=式中:)(w F ---------幅度频谱,代表信号中各频率分量的相对大小; )(w ϕ---------相位频谱,代表信号各频率分量之间的相位关系。
2、傅里叶反变换由已知的非周期信号的傅里叶正变换F (w )求原信号f (t )的运算,称为傅里叶反变换。
陕西科技大学实验报告班级信工142 学号22 姓名何岩实验组别实验日期___________ 室温_______________ 报告日期__________________ 成绩报告内容:(目的和要求,原理,步骤,数据,计算,小结等)1.求信号的离散时间傅立叶变换并分析其周期性和对称性;给定正弦信号x(t)=2*cos(2*pi*10*t),fs=100HZ, 求其DTFT (a)代码:f=10;T=1/f;w=-10:0.2:10;t1=0:0.0001:1;t2=0:0.01:1;n1=-2; n2=8; n0=0; n=n 1:0.01: n2;x5=[ n>=0.01];x1=2*cos(2*f*pi*t1);x2=2*cos(2*f*pi*t2);x3=(exp(-j)4(t2'*w));x4=x2*x3;subplot(2,2,1);plot(t1,x1);axis([0 1 1.1*mi n(x2) 1.1*max(x2)]);xlabel('x( n)');ylabel('x( n)');title('原信号x1');xlabel('t');ylabel('x1');subplot(2,2,3);stem(t2,x2);axis([0 1 1.1*mi n(x2) 1.1*max(x2)]);title(' 原信号采样结果x2');xlabel('t');ylabel('x2');subplot(2,2,2);stem( n, x5);axis([0 1 1.1*mi n(x5) 1.1*max(x5)]);xlabel(' n');ylabel('x2');title(' 采样函数x2');subplot(2,2,4);stem(t2,x4);axis([0 1 -0.2+1.1*mi n(x4) 1.1*max(x4)]);xlabel('t');ylabel('x4');title('DTFT 结果x4');(b)结果:2.用以下两个有限长序列来验证DTFT勺线性、卷积和共轭特性; x1( n)=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12];x2( n)=R 10( n)⑴线性:(a)代码:w=li nspace(-8,8,10000);nx仁[0:11]; nx2=[0:9];x1=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12];x2=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1];x3=[x2,zeros(1,(le ngth(x1)-le ngth(x2)))];x4=2*x1+3*x3;X1=x1*exp(-j* nx1'*w);% 频率特性X3=x3*exp(-j* nx1'*w);% 频率特性X4=x4*exp(-j* nx1'*w);% 频率特性subplot(5,3,1),stem( nx1,x1),axis([-1,13,0,15]);title('x1').n DTFT结果川原信号0 05 1眉信寻采率结臭心ylabel('x (n)');subplot(5,3,2),stem( nx2,x2),axis([-1,13,0,5]);title('x2');subplot(5,3,3),stem( nx1,x4),axis([-1,13,0,26]);title('x4=2*x1+3*x 3');subplot(5,3,4),plot(w,abs(X1)); ylabel(' 幅度') subplot(5,3,7),plot(w,a ngle(X1));ylabel(' 相位') subplot(5,3,10),plot(w,real(X1));ylabel(' 实部') subplot(5,3,13),plot(w,imag(X1)); ylabel(' 虚部') subplot(5,3,5),plot(w,abs(X3)); subplot(5,3,8),plot(w,a ngle(X3)); subplot(5,3,11),plot(w,real(X3)); subplot(5,3,14),plot(w,imag(X3)); subplot(5,3,6),plot(w,abs(X4)); subplot(5,3,9),plot(w,a ngle(X4)); subplot(5,3,12),plot(w,real(X4));subplot(5,3,15),plot(w,imag(X4));(b)结果:⑵卷积:(a )代码:nx1= 0:11; nx2=0:9; nx3=0:20;w=li nspace(-8,8,40); %w=[-8,8]分 10000 份x1=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12]; x2=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]; x3=conv(x1,x2);% x1 卷积 x2x4=x1*exp(-j*nx1'*w);% x1 频率特性 x5=x2*exp(-j* nx2'*w);% x2 频率特性 x6=x3*exp(-j*nx3'*w);% x1x7=x4.*x5;卷积x2频率特性subplot(2,2,1),stem( nx1,x1),axis([-1,15,0,15]),title('x1'); subplot(2,2,2),stem( nx2,x2),axis([-1,15,0,5]),title('x2'); subplot(2,1,2),stem(nx3,x3),axis([-1,25,0,80]);title('x1卷积 x2 结xl0 5 10 15l DC 0一叫0 101DCi ----- * ------ n■1Q 0 10^JUQ-"w50 10E■-10 Tin □1U0 ©zZ1010 10果x3');figure,subplot(2,2,1),stem(x4,'filled'),title('x1 的DTFT吉果x4');subplot(2,2,2),stem(x5,'filled'),title('x2 的DTFT吉果x5');subplot(2,2,3),stem(x6,'filled'),title('x3 的DTFT吉果x6');subplot(2,2,4),stem(x7,'filled'),title('x4 的DTFT吉果x7'); figure,subplot(3,2,1),stem(w,abs(x6)). ylabel(' 幅度'),title('x1积x2 的DTFT');subplot(4,2,3),stem(w,a ngle(x6)),ylabel(' 相位')subplot(4,2,5),stem(w,real(x6)),ylabel(' 实部')subplot(4,2,7),stem(w,imag(x6)),ylabel(' 虚部')subplot(4,2,2),stem(w,abs(x7)), title('x1 与x2 的DTFT的乘积');subplot(4,2,4),stem(w,a ngle(x7));subplot(4,2,6),stem(w,real(x7));subplot(4,2,8),stem(w,imag(x7));(b)结果:*1巷视说箔畢內10J5330-100泊的(JTFT结畀汕□10 2 口3Q 4Q⑶共轭:(a )代码:xln=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12]; w=-10:10;N1= le ngth(x1 n); n1=0:N1-1; x1=real(x1 n); x2=imag(x1 n); x2n=x1-j*x2;X 仁 x2 n*(exp(-j)4( n1'*w)); X2=x1 n*(exp(j)4( n1'*w)); x3=real(X2); x4=imag(X2); X2=x3-j*x4;figure,subplot(211);stem(w,X1,'.');title('x1 n 共轭的 DTFT');subplot(212);stem(w,X2,'.');title('x1 n的 DTFT 取共轭且反折');的「JFTH1三汀的「TFT 笊乘祀(b)结果:-10 -B -S3.求LTI系统的频率响应给定系统H( Z) =B (Z) /A (Z), A=[0.98777 -0.31183 0.0256] B=[0.98997 0.989 0.98997],求系统的幅频响应和相频响应。
一、实验目的1在理论学习的基础上,通过本实验加深对快速傅立叶变换的理解;2熟悉并掌握按时间抽取FFT算法的程序;3了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的问题,例如混淆、泄漏、栅栏效应等,以便在实际中正确应用FFT。
二、实验内容1仔细分析教材第六章‘时间抽取法FFT’的算法结构,编制出相应的用FFT 进行信号分析的C语言(或MATLAB语言)程序;用MATLAB语言编写的FFT源程序如下:%%输入数据f、N、T及是否补零clc;clear;f=input('输入信号频率f:');N=input('输入采样点数N:');T=input('输入采样间隔T:');C=input('信号是否补零(补零输入1,不补零输入0):');%补零则输入1,不补则输入0if(C==0)t=0:T:(N-1)*T;x=sin(2*pi*f*t);b=0;e lseb=input('输入补零的个数:');while(log2(N+b)~=fix(log2(N+b)))b=input('输入错误,请重新输入补零的个数:');endt=0:T:(N+b-1)*T;x=sin(2*pi*f*t).*(t<=(N-1)*T);end%%fft算法的实现A=bitrevorder(x);%将序列按二进制倒序N=N+b;M=log2(N);%M为蝶形算法的层数W=exp(-j*2*pi/N);for L=1:1:M%第L层蝶形算法B=2^L/2;%B为每层蝶形算法进行加减运算的两个数的间隔K=N/(2^L);%K为每层蝶形算法中独立模块的个数for k=0:1:K-1for J=0:1:B-1p=J*2^(M-L);%p是W的指数q=A(k*2^L+J+1);%用q来代替运算前面那个数A(k*2^L+J+1)=q+W^p*A(k*2^L+J+B+1);A(k*2^L+J+B+1)=q-W^p*A(k*2^L+J+B+1);endendend%%画模特性的频谱图z=abs(A);%取模z=z./max(z);%归一化hold onsubplot(2,1,1);stem(0:1:N-1,x,'DisplayName','z');title('时域信号');subplot(2,1,2);stem(0:1:N-1,z,'DisplayName','z');title('频谱图');figure(gcf)%画图2用FFT 程序计算有限长度正弦信号()sin(2),0*y t f t t N Tπ=≤<分别在以下情况下所得的DFT 结果并进行分析和讨论:a )信号频率f =50Hz ,采样点数N=32,采样间隔T=0.000625sb )信号频率f =50Hz ,采样点数N=32,采样间隔T=0.005sT=0.0046875sc)信号频率f=50Hz,采样点数N=32,采样间隔051015202530350510152025303505101520253035 e)信号频率f=50Hz,采样点数N=64,采样间隔T=0.000625sg)将c)信号后补32个0,做64点FFT三、实验分析DFT是对有限序列做傅里叶变换后在频域上进行采样,而相对应的时域以频谱上的采样频率的倒数进行周期拓展。
实验14 快速傅里叶变换(FFT)(完美格式版,本人自己完成,所有语句正确,不排除极个别错误,特别适用于山大,勿用冰点等工具下载,否则下载之后的word 格式会让很多部分格式错误,谢谢)XXXX 学号姓名处XXXX一、实验目的1、加深对双线性变换法设计IIR 数字滤波器基本方法的了解。
2、掌握用双线性变换法设计数字低通、高通、带通、带阻滤波器的方法。
3、了解MA TLAB 有关双线性变换法的子函数。
二、实验内容1、双线性变换法的基本知识2、用双线性变换法设计IIR 数字低通滤波器3、用双线性变换法设计IIR 数字高通滤波器4、用双线性变换法设计IIR 数字带通滤波器三、实验环境MA TLAB7.0四、实验原理1、实验涉及的MATLAB 子函数(1)fft功能:一维快速傅里叶变换(FFT)。
调用格式:)(x fft y =;利用FFT 算法计算矢量x 的离散傅里叶变换,当x 为矩阵时,y 为矩阵x每一列的FFT 。
当x 的长度为2的幂次方时,则fft 函数采用基2的FFT 算法,否则采用稍慢的混合基算法。
),(n x fft y =;采用n 点FFT 。
当x 的长度小于n 时,fft 函数在x 的尾部补零,以构成n点数据;当x 的长度大于n 时,fft 函数会截断序列x 。
当x 为矩阵时,fft 函数按类似的方式处理列长度。
(2)ifft功能:一维快速傅里叶逆变换(IFFT)。
调用格式:)(x ifft y =;用于计算矢量x 的IFFT 。
当x 为矩阵时,计算所得的y 为矩阵x 中每一列的IFFT 。
),(n x ifft y =;采用n 点IFFT 。
当length(x)<n 时,在x 中补零;当length(x)>n 时,将x 截断,使length(x)=n 。
(3)fftshift功能:对fft 的输出进行重新排列,将零频分量移到频谱的中心。
调用格式:)(x fftshift y =;对fft 的输出进行重新排列,将零频分量移到频谱的中心。
傅里叶变换及带通滤波器仿真Matlab试验报告一.实验目的1.学习软件matlab的编辑语言、绘图、函数等功能的运用2.了解傅里叶级数的复数形式表示方波,并运用matlab绘出。
3.熟悉带通滤波器的工作原理,并用matlab仿真带通滤波器,绘出相应的图形,最后用pspice验证。
二.实验平台1. Matlab7.02. Pspice三.实验内容实验一用matlab模拟计算傅里叶分量叠加近似方波的过程,并将叠加过程用图形表示,最后画出谐波的振幅频谱。
实验原理1.根据傅里叶定理,任何一个角频率为ω的周期函数都可以表示成无穷多个频率为ω整数倍的正弦函数和余弦函数之和。
2.将傅里叶级数交流分量各项相叠加后,可得到原始的方波信号。
参加叠加的傅里叶分量越多,其和就越接近原来的方波。
3.谐波的振幅随频率的增加而快速减少。
实验步骤1.设计叠加傅里叶交流分量的算法。
2.打开Matlab,编辑程序实现算法。
3.运用Matlab的绘图函数将叠加过程用图形表示。
4.用Matlab绘出振幅频谱图。
实验程序代码%时间t从0到2,每隔0.001秒取一点t=0:0.001:pi;y=0;%通过循环绘出a小于等于5和a=16时的图像for a=1:6n=2*a-1y=y+4./(n*pi)*sin(n*pi*t);figure(1)subplot(2,3,a);plot(t,y,'-g')xlabel('Time');ylabel('F');ends=0;for b=1:16s=s+4./((b*2-1)*pi)*sin((b*2-1)*pi*t);endplot(t,s,'-g')%绘出振幅频谱图像figure(2)k=1:2:12;A=4./(k*pi);bar(k,A,0.1);实验结果傅里叶波形图振幅频谱图实验结果分析与结论1.根据傅里叶波形图可以看出,通过逐项叠加傅里叶级数交流分量可以形成原始方波。
一、傅立叶变化的原理;(1)原理正交级数的展开是其理论基础!将一个在时域收敛的函数展开成一系列不同频率谐波的叠加,从而达到解决周期函数问题的目的。
在此基础上进行推广,从而可以对一个非周期函数进行时频变换。
从分析的角度看,他是用简单的函数去逼近(或代替)复杂函数,从几何的角度看,它是以一族正交函数为基向量,将函数空间进行正交分解,相应的系数即为坐标。
从变幻的角度的看,他建立了周期函数与序列之间的对应关系;而从物理意义上看,他将信号分解为一些列的简谐波的复合,从而建立了频谱理论。
当然Fourier积分建立在傅氏积分基础上,一个函数除了要满足狄氏条件外,一般来说还要在积分域上绝对可积,才有古典意义下的傅氏变换。
引入衰减因子e^(-st),从而有了Laplace变换。
(好像走远了)。
(2)计算方法连续傅里叶变换将平方可积的函数f(t)表示成复指数函数的积分或级数形式。
这是将频率域的函数F(ω)表示为时间域的函数f(t)的积分形式。
连续傅里叶变换的逆变换 (inverse Fourier transform)为即将时间域的函数f(t)表示为频率域的函数F(ω)的积分。
一般可称函数f(t)为原函数,而称函数F(ω)为傅里叶变换的像函数,原函数和像函数构成一个傅里叶变换对(transform pair)。
二、傅立叶变换的应用;DFT在诸多多领域中有着重要应用,下面仅是颉取的几个例子。
需要指出的是,所有DFT的实际应用都依赖于计算离散傅里叶变换及其逆变换的快速算法,即快速傅里叶变换(快速傅里叶变换(即FFT)是计算离散傅里叶变换及其逆变换的快速算法。
)。
(1)、频谱分析DFT 是连续傅里叶变换的近似。
因此可以对连续信号x(t)均匀采样并截断以得到有限长的离散序列,对这一序列作离散傅里叶变换,可以分析连续信号x(t)频谱的性质。
前面还提到DFT 应用于频谱分析需要注意的两个问题:即采样可能导致信号混叠和截断信号引起的频谱泄漏。
matlab实现信号的傅立叶变换一、设计目的1.熟悉和掌握matlab的基本使用方法,能够熟练运用matlab。
ﻩ2.巩固信号与系统中的傅立叶变换内容,加深对这部分内容的理解。
二、设计任务ﻩ1.掌握matlab的基本操作。
2.利用matlab实现典型非周期信号的傅立叶变换,画出信号的时域图和频域图。
3.利用matlab实现傅立叶变换的基本性质。
三、设计原理1.matlab简介MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,经过多年大量的、坚持不懈的改进,现在MATLAB已经更新至7.x版。
MATLAB集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,构成了一个方便的、界面友好的用户环境。
在这个环境下,对所要求解的问题,用户只需简单地列出数学表达式,其结果便以人们十分熟悉的数值或图形方式显示出来。
MATLAB可用来解决实际的工程和数学问题,其典型应用有:通用的数值计算,算法设计,各种学科(如自动控制、数字信号处理、统计信号处理)等领域的专门问题求解。
MATLAB语言易学易用,不要求用户有高深的数学和程序语言知识,不需要用户深刻了解算法及编程技巧。
MATLAB既是一种编程环境,又是一种程序设计语言。
这种语言与C、FORTRAN等语言一样,有其内定的规则,但MATLAB的规则更接近数学表示。
使用更为简便,可使用户大大节约设计时间,提高设计质量。
2.matlab2013b基本界面介绍matlab2013b主界面窗口基本分为五个部分:1)主菜单界面在此界面我们只需要用到新建命令文件和对程序进行间断调试的功能2)文件查看窗口,双击可快速打开文件3)写命令窗口及提示窗口在这个窗口可写入参数、写入公式、显示错误、显示帮助等功能,例如对a赋值、写入公式f =a*a、显示帮助:公式fft的使用方法4)历史命令查看窗口在该窗口可查看历史输入命令,双击历史命令可再次输入到命令窗口5)数值查看窗口在该窗口可查看所有参数详细数值3.理论原理:傅里叶变换的基本思想首先由法国学者傅里叶系统提出,所以以其名字来命名以示纪念。
matlab fft谱分析实验报告Matlab FFT谱分析实验报告引言谱分析是一种常用的信号处理技术,用于研究信号的频率成分和能量分布。
傅里叶变换是一种常见的谱分析方法,而Matlab中的FFT函数则是实现傅里叶变换的强大工具。
本实验旨在通过使用Matlab中的FFT函数对不同类型的信号进行谱分析,探索其在实际应用中的作用和价值。
实验方法1. 生成信号首先,我们使用Matlab中的函数生成几种不同类型的信号,包括正弦信号、方波信号和噪声信号。
通过调整信号的频率、幅度和噪声水平,我们可以模拟不同的实际场景。
2. 调用FFT函数接下来,我们使用Matlab中的FFT函数对生成的信号进行频谱分析。
FFT函数将信号从时域转换到频域,提供了信号在不同频率上的能量分布情况。
3. 绘制频谱图通过调用Matlab中的绘图函数,我们可以将FFT函数输出的频谱数据可视化为频谱图。
频谱图通常以频率为横轴,能量或幅度为纵轴,展示了信号在不同频率上的能量分布情况。
实验结果1. 正弦信号的频谱分析我们首先对一个频率为50Hz、幅度为1的正弦信号进行频谱分析。
结果显示,该信号在50Hz附近有一个明显的峰值,表示信号主要由50Hz频率成分组成。
2. 方波信号的频谱分析接下来,我们对一个频率为10Hz、幅度为1的方波信号进行频谱分析。
由于方波信号包含丰富的谐波成分,频谱图中出现了多个峰值,每个峰值对应一个谐波成分。
3. 噪声信号的频谱分析最后,我们对一个包含高斯噪声的信号进行频谱分析。
噪声信号的频谱图呈现出平坦的能量分布,没有明显的峰值。
这说明噪声信号在各个频率上都有一定的能量分布,没有明显的频率成分。
讨论与分析通过对不同类型信号的频谱分析,我们可以得出以下结论:1. 正弦信号的频谱图呈现出一个明显的峰值,表示信号主要由该频率成分组成。
这对于识别和分析周期性信号非常有用。
2. 方波信号的频谱图呈现出多个峰值,每个峰值对应一个谐波成分。
基于MATLAB的傅里叶变换的研究傅里叶变换是一种在信号处理和图像处理中广泛应用的数学工具。
它可以将一个信号或图像分解成不同频率的正弦和余弦曲线的叠加,从而揭示出信号或图像中的频域特性。
MATLAB是一种强大的数学软件,提供了丰富的函数和工具箱,可以方便地进行傅里叶变换的计算和分析。
在MATLAB中,可以使用fft函数(快速傅里叶变换)来计算离散信号的傅里叶变换,使用ifft函数(逆傅里叶变换)来计算离散信号的逆傅里叶变换。
同时,MATLAB还提供了fft2函数和ifft2函数分别用于计算二维离散信号的傅里叶变换和逆傅里叶变换。
研究傅里叶变换可以从多个方面展开。
首先,可以研究傅里叶级数和傅里叶级数的收敛性质。
傅里叶级数将周期函数表示为正弦和余弦函数的无穷级数,研究傅里叶级数可以帮助我们理解周期函数的频域特性。
其次,可以研究离散信号的傅里叶变换。
MATLAB中的fft函数可以计算离散信号的快速傅里叶变换,可以使用fftshift函数对频谱进行中心化,使得低频分量位于频谱的中心位置。
研究离散信号的傅里叶变换可以帮助我们分析和处理数字信号。
另外,还可以研究二维信号的傅里叶变换。
图像可以看作是一个二维离散信号,使用fft2函数可以计算图像的二维傅里叶变换。
二维傅里叶变换可以用于图像的频域滤波和频域增强等应用。
此外,还可以研究傅里叶变换的快速算法。
傅里叶变换的传统算法需要O(N^2)的计算复杂度,而快速傅里叶变换可以将计算复杂度降低到O(NlogN),提高计算效率。
研究快速傅里叶变换的原理和实现可以帮助我们更好地理解傅里叶变换的本质。
在进行傅里叶变换研究时,可以使用MATLAB来进行实验和验证。
通过编写MATLAB脚本,可以生成各种信号,计算其傅里叶变换,并进行频谱分析和频域处理。
使用MATLAB进行傅里叶变换的研究可以帮助我们更深入地理解和应用傅里叶变换的原理和方法。
总结起来,基于MATLAB的傅里叶变换的研究可以从多个方面展开,包括研究傅里叶级数和傅里叶级数的收敛性质、研究离散信号和二维信号的傅里叶变换、研究傅里叶变换的快速算法等。
傅里叶变换是信号处理和频谱分析中非常重要的一种方法。
通过傅里叶变换,我们可以将一个信号从时域转换到频域,从而能够更清晰地看到信号的频率成分和振幅分布。
而在matlab中,傅里叶变换可以通过内置的fft函数来实现。
我们可以对信号进行傅里叶变换,并得到其频谱图像和频谱特征。
1. 信号的傅里叶变换在matlab中,可以使用fft函数对信号进行傅里叶变换。
我们需要获取信号的时间域数据,然后利用fft函数将其转换到频域。
具体操作如下:```matlab生成一个长度为N的随机信号N = 1000;x = randn(1,N);对信号进行傅里叶变换X = fft(x);计算频率分辨率fs = 1000; 采样频率f = (0:N-1)*(fs/N);绘制频谱图像plot(f,abs(X));xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude');title('Frequency spectrum of the signal');```通过以上代码,我们可以得到信号的频谱图像,从而了解信号的频率成分和频谱特征。
2. 傅里叶变换的结果分析在得到信号的频谱图像之后,我们可以对其进行进一步的分析。
主要可以从以下几个方面进行分析:2.1 频率成分分析通过观察频谱图像,我们可以清晰地看到信号中的频率成分。
一般来说,频谱图像中的峰值对应着信号的主要频率成分,而峰值的高度则代表了对应频率成分的振幅大小。
通过对频谱图像的分析,我们可以得知信号中各个频率成分的分布情况,从而了解信号的频率特征。
2.2 峰值频率提取除了直接观察频谱图像外,我们还可以通过编程的方式对频谱图像进行进一步分析,提取其中的峰值频率。
这可以通过寻找频谱图像中的峰值点并确定其对应的频率来实现。
这样一来,我们就可以准确地获取信号中的各个主要频率成分,并进一步分析它们的振幅和相位信息。
班级信工142 学号 22 姓名何岩实验组别实验日期室温报告日期成绩报告内容:(目的和要求,原理,步骤,数据,计算,小结等)1.求信号的离散时间傅立叶变换并分析其周期性和对称性;给定正弦信号x(t)=2*cos(2*pi*10*t),fs=100HZ,求其DTFT。
(a)代码:f=10;T=1/f;w=-10:0.2:10;t1=0:0.0001:1;t2=0:0.01:1;n1=-2;n2=8;n0=0;n=n1:0.01:n2;x5=[n>=0.01];x1=2*cos(2*f*pi*t1);x2=2*cos(2*f*pi*t2);x3=(exp(-j).^(t2'*w));x4=x2*x3;subplot(2,2,1);plot(t1,x1);axis([0 1 1.1*min(x2) 1.1*max(x2)]);xlabel('x(n)');ylabel('x(n)');title('原信号x1');xlabel('t');ylabel('x1');subplot(2,2,3);stem(t2,x2);axis([0 1 1.1*min(x2) 1.1*max(x2)]);title('原信号采样结果x2');xlabel('t');ylabel('x2');subplot(2,2,2);stem(n,x5);axis([0 1 1.1*min(x5) 1.1*max(x5)]);xlabel('n');ylabel('x2');title('采样函数x2');subplot(2,2,4);stem(t2,x4);axis([0 1 -0.2+1.1*min(x4) 1.1*max(x4)]);xlabel('t');ylabel('x4');title('DTFT结果x4');(b)结果:2.用以下两个有限长序列来验证DTFT的线性、卷积和共轭特性;(n)x1(n)=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12];x2(n)=R10(1)线性:(a)代码:w=linspace(-8,8,10000);nx1=[0:11]; nx2=[0:9];x1=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12];x2=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1];x3=[x2,zeros(1,(length(x1)-length(x2)))];x4=2*x1+3*x3;X1=x1*exp(-j*nx1'*w);%频率特性X3=x3*exp(-j*nx1'*w);%频率特性X4=x4*exp(-j*nx1'*w);%频率特性subplot(5,3,1),stem(nx1,x1),axis([-1,13,0,15]);title('x1'), ylabel('x(n)'); subplot(5,3,2),stem(nx2,x2),axis([-1,13,0,5]);title('x2');subplot(5,3,3),stem(nx1,x4),axis([-1,13,0,26]);title('x4=2*x1+3*x3'); subplot(5,3,4),plot(w,abs(X1)); ylabel('幅度')subplot(5,3,7),plot(w,angle(X1));ylabel('相位')subplot(5,3,10),plot(w,real(X1));ylabel('实部')subplot(5,3,13),plot(w,imag(X1)); ylabel('虚部')subplot(5,3,5),plot(w,abs(X3));subplot(5,3,8),plot(w,angle(X3));subplot(5,3,11),plot(w,real(X3));subplot(5,3,14),plot(w,imag(X3));subplot(5,3,6),plot(w,abs(X4));subplot(5,3,9),plot(w,angle(X4));subplot(5,3,12),plot(w,real(X4));subplot(5,3,15),plot(w,imag(X4));(b)结果:(2)卷积:(a)代码:nx1=0:11; nx2=0:9; nx3=0:20;w=linspace(-8,8,40); %w=[-8,8]分10000份x1=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12];x2=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1];x3=conv(x1,x2);% x1卷积x2x4=x1*exp(-j*nx1'*w);% x1频率特性x5=x2*exp(-j*nx2'*w);% x2频率特性x6=x3*exp(-j*nx3'*w);% x1卷积x2频率特性x7=x4.*x5;subplot(2,2,1),stem(nx1,x1),axis([-1,15,0,15]),title('x1');subplot(2,2,2),stem(nx2,x2),axis([-1,15,0,5]),title('x2');subplot(2,1,2),stem(nx3,x3),axis([-1,25,0,80]);title('x1卷积x2结果x3'); figure,subplot(2,2,1),stem(x4,'filled'),title('x1的DTFT结果x4');subplot(2,2,2),stem(x5,'filled'),title('x2的DTFT结果x5');subplot(2,2,3),stem(x6,'filled'),title('x3的DTFT结果x6');subplot(2,2,4),stem(x7,'filled'),title('x4的DTFT结果x7'); figure,subplot(3,2,1),stem(w,abs(x6)), ylabel('幅度'),title('x1卷积x2的DTFT');subplot(4,2,3),stem(w,angle(x6)),ylabel('相位')subplot(4,2,5),stem(w,real(x6)),ylabel('实部')subplot(4,2,7),stem(w,imag(x6)),ylabel('虚部')subplot(4,2,2),stem(w,abs(x7)), title('x1与x2的DTFT的乘积');subplot(4,2,4),stem(w,angle(x7));subplot(4,2,6),stem(w,real(x7));subplot(4,2,8),stem(w,imag(x7));(b)结果:(3)共轭:(a)代码:x1n=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12];w=-10:10;N1=length(x1n);n1=0:N1-1;x1=real(x1n);x2=imag(x1n);x2n=x1-j*x2;X1=x2n*(exp(-j).^(n1'*w));X2=x1n*(exp(j).^(n1'*w));x3=real(X2);x4=imag(X2);X2=x3-j*x4;figure,subplot(211);stem(w,X1,'.');title('x1n共轭的DTFT');subplot(212);stem(w,X2,'.');title('x1n的DTFT取共轭且反折');(b)结果:3. 求LTI系统的频率响应给定系统H(Z)=B(Z)/A(Z),A=[0.98777 -0.31183 0.0256]B=[0.98997 0.989 0.98997],求系统的幅频响应和相频响应。
(要求使用filter(B,A,δ(n))求解。
(a)结果:A=[0.98777 -0.31183 0.0256];B=[0.98997 0.989 0.98997];C=[1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]y=filter(B,A,C);subplot(2,2,1);stem(y,'.');title('原始序列');mag=abs(y);ph=angle(y);ph=ph*180/pi;subplot(2,2,2);stem(mag,'.');title('幅频特性');xlabel('时间信号n');ylabel('信号幅度');subplot(2,2,3);stem(ph,'.');title('相频特性');xlabel('时间信号n');ylabel('信号相位');(b)结果:4. 采样和频谱混叠给定信号x(t)=100*exp(-100*t)*cos(2*pi*500*t),求该信号的频谱;当采样频率分别为fs1=2000HZ,fs2=1000HZ;fs3=500HZ;fs4=200HZ,时输出序列的DTFT。
(a)代码:x=100*exp(-100*t).*cos(2*pi*500*t);t=-2:0.1:2;w=-10:0.1:10;y=x*(exp(-j).^(t'*w));subplot(2,1,1),plot(t,x);subplot(2,1,2),plot(w,y);title('原始信号的频谱');figure,fs1=2000;Ts1=1/fs1;n1=-2:Ts1:2;fs2=1000;Ts2=1/fs2;n2=-2:Ts2:2;fs3=500;Ts3=1/fs3;n3=-2:Ts3:2;fs4=200;Ts4=1/fs4;n4=-2:Ts4:2;x1=100.*exp(-100*n1).*cos(2*pi*500*n1);y1=x1*(exp(-j).^(n1'*w));subplot(221);plot(w,y1);title('经2000Hz采样后信号的DTFT');x2=100.*exp(-100*n2).*cos(2*pi*500*n2);y2=x2*(exp(-j).^(n2'*w));subplot(222);plot(w,y2);title('经1000Hz采样后信号的DTFT');x3=100.*exp(-100*n3).*cos(2*pi*500*n3); y3=x3*(exp(-j).^(n3'*w));subplot(223);plot(w,y3);title('经500Hz采样后信号的DTFT');x4=100.*exp(-100*n4).*cos(2*pi*500*n4);y4=x4*(exp(-j).^(n4'*w));subplot(224);plot(w,y4);title('经200Hz采样后信号的DTFT');(b)结果:收获及感想:DFT针对的是有限长数字信号的傅立叶变换或傅立叶时频分析问题。