1、 .wd. .wd. .wd.基于MATLAB的信號頻譜分析儀的實現(xiàn)一、概述信號處理幾乎涉及到所有的工程技術(shù)領(lǐng)域，而頻譜分析又是信號處理中一個非常重要的分析手段。一般的頻譜分析都依靠傳統(tǒng)頻譜分析儀來完成，價格昂貴，體積龐大，不便于工程技術(shù)人員的攜帶。虛擬頻譜分析儀改變了原有頻譜分析儀的整體設(shè)計思路，用軟件代替了硬件，使工程技術(shù)人員可以用一部筆記本電腦到現(xiàn)場就可輕松完成信號的采集、處理及頻譜分析。在工程領(lǐng)域中， MATLAB是一種倍受程序開發(fā)人員青睞的語言，對于一些需要做大量數(shù)據(jù)運算處理的復雜應用以及某些復雜的頻譜分析算法MATLAB顯得游刃有余。本文將重點介紹虛擬頻譜分析儀、MATLAB軟件及

2、對正弦信號的頻譜分析。 1.1虛擬頻譜分析儀的功能包括：(1)音頻信號信號輸入。輸入的途徑包括從聲卡輸入、從WAV文件輸入、從信號發(fā)生器輸入；(2)信號波形分析。包括幅值、頻率、周期、相位的估計，并計算統(tǒng)計量的峰值、均值、均方值和方差等信息；(3)信號頻譜分析。頻率、周期的估計，圖形顯示幅值譜、相位譜和功率譜等信息的曲線。2.1MATLAB軟件二、實驗原理 2.1快速傅立葉變換FFT在各種信號序列中，有限長序列占重要地位。對有限長序列可以利用離散傅立葉變換(DFT)進展分析。DFT不但可以很好的反映序列的頻譜特性，而且易于用快速算法(FFT)在計算機上進展分析。有限長序列的DFT是其z變換在單

3、位圓上的等距離采樣，或者說是序列傅立葉的等距離采樣，因此可以用于序列的譜分析。FFT是DFT的一種快速算法，它是對變換式進展一次次分解，使其成為假設(shè)干小數(shù)據(jù)點的組合，從而減少運算量。 MATLAB為計算數(shù)據(jù)的離散快速傅立葉變換，提供了一系列豐富的數(shù)學函數(shù)，主要有Fft、Ifft、Fft2 、Ifft2, Fftn、ifftn和Fftshift、Ifftshift等。當所處理的數(shù)據(jù)的長度為2的冪次時，采用基-2算法進展計算，計算速度會顯著增加。所以，要盡可能使所要處理的數(shù)據(jù)長度為2的冪次或者用添零的方式來添補數(shù)據(jù)使之成為2的冪次。Fft函數(shù)調(diào)用方式： eq oac(,1)Y=fft(X)； eq

4、 oac(,2)Yfft(X,N)； eq oac(,3)Yfft(X,dim)或Yfft(X,N,dim)。函數(shù)Ifft的參數(shù)應用與函數(shù)Fft完全一樣。2.2周期圖法功率譜分析原理周期圖法是把隨機數(shù)列xn的N個觀測數(shù)據(jù)視為能量有限的序列，直接計算xn的傅立葉變換，得X(k)，然后再取幅值的平方，并除以N，作為序列xn真實功率譜的估計。2.3倒譜分析原理倒譜分析 matlab中的函數(shù)為1) 復倒頻譜y=cceps(x)2) 實倒頻譜y=rceps(x)三編程1.fft變換 t=0:0.01:2;y1=sin(2*pi*30*t); subplot(2,1,1); plot(t,y1); y2=

5、abs(fft(y1,512); f=100*(0:256)/512; subplot(2,1,2) plot(f,y2(1:257)Xlabel;Ylabel;2.功率譜變換 Fs=2000; NFFT=1024; t=0:1/Fs:1;x=sin(2*pi*800*t);window=boxcar(length(x);periodogram(x,window,NFFT,Fs)3.倒譜變換Fs=200;t=0:1/Fs:2;x=sin(2*pi*50*t).*sin(2*pi*40*t);z=cceps(x);subplot(2,1,1);plot(t,x);subplot(2,1,2);p

6、lot(t,z)四.頻譜圖為了直觀地表示信號的頻率特性，工程上常常將Fourier變換的結(jié)果用圖形的方式表示，即頻譜圖。以頻率f為橫坐標，|Y(f)|為縱坐標，可以得到幅值譜；以頻率f為橫坐標，argY(f)為縱坐標，可以得到相位譜；以頻率f為橫坐標，ReY(f)為縱坐標，可以得到實頻譜；以頻率f為橫坐標，ImY(f)為縱坐標，可以得到虛頻譜。根據(jù)采樣定理，只有頻率不超過Fs/2的信號才能被正確采集，即Fourier變換的結(jié)果中頻率大于Fs/2的局部是不正確的局部，故不在頻譜圖中顯示。即橫坐標f0,Fs/2 圖1. FFT頻譜 圖2.功率譜 圖3.倒譜 五.心得 通過一周的課程設(shè)計，我對的信號處理這門課程有了進一步的理解，學到了許多課本上那個沒有的知識，對matlab軟件有了初步的認識，并能利用該軟件獨立完成一些簡單的編程，在今后的學習中我會加強對該軟件的學習和利用。六.參考文獻1謝平，