MATLAB的離散傅里葉變換的仿真.doc

1、應(yīng)用MATLAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析及濾波設(shè)計(jì)目的要求學(xué)生會(huì)用 MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行編程，繪出所求波形，并且運(yùn)用FFT求對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行分析。一、設(shè)計(jì)要求1、用 Matlab 產(chǎn)生正弦波，矩形波，并顯示各自的時(shí)域波形圖；2、進(jìn)行 FFT變換，顯示各自頻譜圖，其中采樣率、頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度自選，要求注明；3、繪制三種信號(hào)的均方根圖譜；4、用 IFFT 回復(fù)信號(hào)，并顯示恢復(fù)的正弦信號(hào)時(shí)域波形圖。二、系統(tǒng)原理用 FFT對(duì)信號(hào)作頻譜分析是學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容。 經(jīng)常需要進(jìn)行頻譜分析的信號(hào)是模擬信號(hào)和時(shí)域離散信號(hào)。頻譜分辨率直接和FFT的變換區(qū)間 N有關(guān)，因?yàn)镕FT能夠?qū)崿F(xiàn)頻率分辨率是2/N。x(n) 是

2、一個(gè)長(zhǎng)度為 M的有限長(zhǎng)序列，則x(n) 的 N 點(diǎn)離散傅立葉變換為：N1x ( n )W NknW NeX(k)=DFTx(n)= n0,k=0,1,.,N-12jN1N1knNX ( k )W N逆變換： x(n) =IDFTX(k)=n0,k=0,1,.,N-1但 FFT是一種比 DFT更加快速的一種算法，提高了 DFT的運(yùn)算速率 , 為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于各種信號(hào)處理創(chuàng)造了條件， 大大提高了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展。 本實(shí)驗(yàn)就是采用 FFT，IFFT 對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析。三、程序設(shè)計(jì)fs=input(please input the fs:);% N=input(please input

3、the N:);%設(shè)定采樣頻率設(shè)定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度t=0:1;f=100;%設(shè)定正弦信號(hào)頻率%生成正弦信號(hào)x=sin(2*pi*f*t);figure(1);subplot(211);plot(t,x);%作正弦信號(hào)的時(shí)域波形axis(0,-1,1);title(正弦信號(hào)時(shí)域波形);z=square(50*t);subplot(212)plot(t,z)axis(0,1,-2,2);title(方波信號(hào)時(shí)域波形 );grid;%進(jìn)行 FFT變換并做頻譜圖y=fft(x,N);%進(jìn)行 fft變換mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為 f=(0:M-1)*Fs/

4、M;figure(2);subplot(211);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title(正弦信號(hào)幅頻譜圖 );y1=fft(z,N);%進(jìn)行 fft變換mag=abs(y1);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為 f=(0:M-1)*Fs/M;subplot(212);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title(方波信號(hào)幅頻譜圖 );grid;%求功率譜sq=abs(y);power=sq.2;figure(3)subplot(211);plot(f,power);title(正弦信號(hào)

5、功率譜 );grid;sq1=abs(y1);power1=sq1.2;subplot(212);plot(f,power1);title(方波信號(hào)功率譜 );grid;%用IFFT恢復(fù)原始信號(hào)xifft=ifft(y);magx=real(xifft);ti=0:length(xifft)-1/fs;figure(4);subplot(211);plot(ti,magx);axis(0,-1,1);title(通過(guò) IFFT轉(zhuǎn)換的正弦信號(hào)波形 );zifft=ifft(y1);magz=real(zifft);ti1=0:length(zifft)-1/fs;subplot(212);plo

6、t(ti1,magz);title(通過(guò) IFFT轉(zhuǎn)換的方波信號(hào)波形 );grid;四、仿真結(jié)果及分析由圖可以看出正弦波周期T=，采樣點(diǎn) N=1024.程序?yàn)椋簒=sin(2*pi*f*t);figure(1);subplot(211);plot(t,x);%作正弦信號(hào)的時(shí)域波形axis(0,-1,1);title(正弦信號(hào)時(shí)域波形 );z=square(50*t);subplot(212)plot(t,z)axis(0,1,-2,2);title(方波信號(hào)時(shí)域波形 );grid;2、對(duì)正弦波、方波信號(hào)進(jìn)行FFT變換程序 :y=fft(x,N);%進(jìn)行 fft變換mag=abs(y);%求幅值

7、f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為 f=(0:M-1)*Fs/M;figure(2);subplot(211);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title(正弦信號(hào)幅頻譜圖 );y1=fft(z,N);%進(jìn)行 fft變換mag=abs(y1);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%橫坐標(biāo)頻率的表達(dá)式為 f=(0:M-1)*Fs/M;subplot(212);plot(f,mag);%做頻譜圖axis(0,1000,0,200);title(方波信號(hào)幅頻譜圖 );grid;正弦信號(hào)、方波信號(hào)功率譜程序：sq=abs(y);power=s

8、q.2;figure(3)subplot(211);plot(f,power);title(正弦信號(hào)功率譜 );grid;sq1=abs(y1);power1=sq1.2;subplot(212);plot(f,power1);title(方波信號(hào)功率譜 );grid;對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)程序：xifft=ifft(y);magx=real(xifft);ti=0:length(xifft)-1/fs;figure(4);subplot(211);plot(ti,magx);axis(0,-1,1);title(通過(guò) IFFT轉(zhuǎn)換的正弦信號(hào)波形 );zifft=ifft(y1);magz=real(zif