數(shù)字信號《用FFT對信號作頻譜分析》實驗完整模版

1、計算機科學(xué)與工程學(xué)院數(shù)字信號處理實驗報告3專業(yè)班級實驗時間2012 年 5 月 27 日學(xué)生學(xué)號實驗地點學(xué)生姓名指導(dǎo)教師實驗項目數(shù)字信號處理（用FFT對信號作頻譜分析）實驗類別實驗學(xué)時實驗?zāi)康募耙? 掌握線性卷積的計算機編程方法，利用卷積的方法觀察、分析系統(tǒng)響應(yīng)的時域特性。2 驗證卷積定理。3 掌握循環(huán)卷積的計算機編程方法，并比較與線性卷積的差別。利用循環(huán)卷積的方法觀察、分析系統(tǒng)響應(yīng)的時域特性。成 績 評 定 表類 別評 分 標 準分值得分合 計上機表現(xiàn)按時出勤、遵守紀律認真完成各項實驗內(nèi)容30分報告質(zhì)量程序代碼規(guī)范、功能正確填寫內(nèi)容完整、體現(xiàn)收獲70分說明：評閱教師： 日 期： 2010年

2、 月 日實 驗 內(nèi) 容一. 實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)用FFT對連續(xù)信號和時域離散信號進行譜分析的方法，了解可能出現(xiàn)的分析 ，誤差及其原因，以便正確應(yīng)用FFT。二. 實驗內(nèi)容及步驟（1）對以下序列進行譜分析。選擇FFT的變換區(qū)間N為8和16 兩種情況進行頻譜分析。分別打印其幅頻特性曲線。 并進行對比、分析和討論。exp301.m：%= clear all;close all;clc;%實驗內(nèi)容(1%=x1n=ones(1,4; %產(chǎn)生序列向量x1(n=R4(nM=8;xa=1:(M/2; xb=(M/2:-1:1; x2n=xa,xb; %產(chǎn)生長度為8的三角波序列x2(nx3n=xb,xa;X1k8=fft

3、(x1n,8; %計算x1n的8點DFTX1k16=fft(x1n,16; %計算x1n的16點DFTX2k8=fft(x2n,8; %計算x1n的8點DFTX2k16=fft(x2n,16; %計算x1n的16點DFTX3k8=fft(x3n,8; %計算x1n的8點DFTX3k16=fft(x3n,16; %計算x1n的16點DFT%以下繪制幅頻特性曲線subplot(2,2,1;mstem(X1k8; %繪制8點DFT的幅頻特性圖title(1a 8點DFTx_1(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X1k8subplot(2,2,3;

4、mstem(X1k16; %繪制16點DFT的幅頻特性圖title(1b16點DFTx_1(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X1k16figure(2subplot(2,2,1;mstem(X2k8; %繪制8點DFT的幅頻特性圖title(2a 8點DFTx_2(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X2k8subplot(2,2,2;mstem(X2k16; %繪制16點DFT的幅頻特性圖title(2b16點DFTx_2(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0

5、,1.2*max(abs(X2k16subplot(2,2,3;mstem(X3k8; %繪制8點DFT的幅頻特性圖title(3a 8點DFTx_3(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X3k8subplot(2,2,4;mstem(X3k16;%繪制16點DFT的幅頻特性圖title(3b16點DFTx_3(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X3k16（2）對以下周期序列進行譜分析。選擇FFT的變換區(qū)間N為8和16 兩種情況分別對以上序列進行頻譜分析。分別打印其幅頻特性曲線。并進行對比

6、、分析和討論。exp302.m：%實驗內(nèi)容(2 周期序列譜分析%=close all;clear all;clc;N=8;n=0:N-1; %FFT的變換區(qū)間N=8x4n=cos(pi*n/4;x5n=cos(pi*n/4+cos(pi*n/8;X4k8=fft(x4n; %計算x4n的8點DFTX5k8=fft(x5n; %計算x5n的8點DFTN=16;n=0:N-1;%FFT的變換區(qū)間N=16x4n=cos(pi*n/4;x5n=cos(pi*n/4+cos(pi*n/8;X4k16=fft(x4n; %計算x4n的16點DFTX5k16=fft(x5n; %計算x5n的16點DFTfi

7、gure(3subplot(2,2,1;mstem(X4k8; %繪制8點DFT的幅頻特性圖title(4a 8點DFTx_4(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X4k8subplot(2,2,3;mstem(X4k16; %繪制16點DFT的幅頻特性圖title(4b16點DFTx_4(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X4k16subplot(2,2,2;mstem(X5k8; %繪制8點DFT的幅頻特性圖title(5a 8點DFTx_5(n;xlabel(/;ylabel(幅度;

8、axis(0,2,0,1.2*max(abs(X5k8subplot(2,2,4;mstem(X5k16; %繪制16點DFT的幅頻特性圖title(5b16點DFTx_5(n;xlabel(/;ylabel(幅度;axis(0,2,0,1.2*max(abs(X5k16（3）對模擬周期信號進行譜分析選擇 采樣頻率，變換區(qū)間N=16,32,64 三種情況進行譜分析。分別打印其幅頻特性，并進行分析和討論。exp303.m：%實驗內(nèi)容(3 模擬周期信號譜分析%=close all;clear all;clc;figure(4Fs=64;T=1/Fs;N=16;n=0:N-1; %FFT的變換區(qū)間N

9、=16x6nT=cos(8*pi*n*T+cos(16*pi*n*T+cos(20*pi*n*T; %對x6(t16點采樣X6k16=fft(x6nT; %計算x6nT的16點DFTX6k16=fftshift(X6k16; %將零頻率移到頻譜中心Tp=N*T;F=1/Tp; %頻率分辨率Fk=-N/2:N/2-1;fk=k*F; %產(chǎn)生16點DFT對應(yīng)的采樣點頻率（以零頻率為中心）subplot(3,1,1;stem(fk,abs(X6k16,.;box on %繪制8點DFT的幅頻特性圖title(6a 16點|DFTx_6(nT|;xlabel(f(Hz;ylabel(幅度;axis(-

10、N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max(abs(X6k16N=32;n=0:N-1; %FFT的變換區(qū)間N=16x6nT=cos(8*pi*n*T+cos(16*pi*n*T+cos(20*pi*n*T; %對x6(t32點采樣X6k32=fft(x6nT; %計算x6nT的32點DFTX6k32=fftshift(X6k32; %將零頻率移到頻譜中心Tp=N*T;F=1/Tp; %頻率分辨率Fk=-N/2:N/2-1;fk=k*F; %產(chǎn)生16點DFT對應(yīng)的采樣點頻率（以零頻率為中心）subplot(3,1,2;stem(fk,abs(X6k32,.;box on %繪制8點DF

11、T的幅頻特性圖title(6b 32點|DFTx_6(nT|;xlabel(f(Hz;ylabel(幅度;axis(-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max(abs(X6k32N=64;n=0:N-1; %FFT的變換區(qū)間N=16x6nT=cos(8*pi*n*T+cos(16*pi*n*T+cos(20*pi*n*T; %對x6(t64點采樣X6k64=fft(x6nT; %計算x6nT的64點DFTX6k64=fftshift(X6k64; %將零頻率移到頻譜中心Tp=N*T;F=1/Tp; %頻率分辨率Fk=-N/2:N/2-1;fk=k*F; %產(chǎn)生16點DFT對應(yīng)的采樣點

12、頻率（以零頻率為中心）subplot(3,1,3;stem(fk,abs(X6k64,.; box on%繪制8點DFT的幅頻特性圖title(6a 64點|DFTx_6(nT|;xlabel(f(Hz;ylabel(幅度;axis(-N*F/2-1,N*F/2-1,0,1.2*max(abs(X6k64、思考題（1）對于周期序列，如果周期不知道，如何用FFT進行譜分析？周期信號的周期預(yù)先不知道時,可先截取M點進行DFT,再將截取長度擴大1倍截取,比較結(jié)果,如果二者的差別滿足分析誤差要求,則可以近似表示該信號的頻譜,如果不滿足誤差要求就繼續(xù)將截取長度加倍,重復(fù)比較,直到結(jié)果滿足要求（2）如何選擇FFT的變換區(qū)間？（包括非周期信號和周期信號）一、對于非周期信號：有頻譜分辨率F，而頻譜分辨率直接和FFT的變換區(qū)間有關(guān)，因為FFT能夠?qū)崿F(xiàn)的頻率分辨率是2/N.因此有最小的N2/F。就可以根據(jù)此式選擇FFT的變換區(qū)間。二、對于周期信號，周期信號的頻譜是離散譜，只有用整數(shù)倍周期的長度作FFT，得到的離散譜才能代表周期信號的頻譜。（3）當(dāng)N=8時，和的幅頻特性會相同嗎？為什么？N=16 呢？的周期為8，所以N=8和N=16均是其周