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#基于MATLAB的离散非周期信号频域分析 - 图文

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相频特性

(三) 两种变换DFS的DTFT的性质

DFS主要具有如下性质: 1. 线性性质 2. 周期卷积性质 3. 复共轭

4. 帕斯瓦尔定理

DTFT同连续时间信号傅里叶变换相似,具有如下性质: 1. 线性性质

2. 时域频域平移性质 3. 时间翻转性质 4. 共轭对称性质

5. 时域频域卷积性质 6. 调制性质 7. 频域微分性质 8. 帕斯瓦尔定理

从DTFT的推导过程,说明DTFT是DFS当共同点:在时域都是离散的,在频域都是以

的极限情况。 为周期,周而复始。

是谐波复振幅,

不同点:离散时间周期信号频谱是离散的,具有谐波性,

适用于计算机计算。而离散时间非周期信号的频谱则是连续的,不具有谐波性,

表示的是谐波密度,是连续变量Ω的函数,所以不便于计算机进行分析计算。

(四) 离散傅里叶变换(DFT)

由于DTFT不便于计算机进行计算,所以需要建立一种时域和频域都是离散的傅里叶变换对,这就是离散傅里叶变换(DFT)

上式为离散时间非周期信号的离散傅里叶变换(DFT)

上式为DFT的反变换,记作IDFT。

称为离散傅里叶变换(DFT)对。

在MTALAB中,DFT通过建立函数实现:

function Xk=DFT(n,x,N) if N>length(x) n=0:N-1;

x=[x zeros(1,N-length(x))]; end k=0:N-1;

WN=exp(-j*2*pi/N); nk=n'*k;

WNnk=WN.^nk; Xk=x*WNnk; End

建立一个离散非周期方波信号

的离散傅里叶变换

利用DFT计算实现代码如下:

clear all;close all;clc; n=0:7;

x=ones(1,8); X=fft(x,1024); Xk2=DFT(n,x,16); figure(1);

plot((-1023:2048)/2048*32,[abs(X) abs(X) abs(X)],'--');hold on; stem(-16:31,[abs(Xk2) abs(Xk2) abs(Xk2)],'LineWidth',2);grid;

figure(2);

plot((-1023:2048)/2048*32,[angle(X) angle(X) angle(X)],'--');hold on; stem(-16:31,[angle(Xk2) angle(Xk2) angle(Xk2)],'LineWidth',2);grid; set(gcf,'color','w');

运行后分别得到该离散非周期方波信号的幅频特性和相频特性:

幅频特性

相频特性

两图中的包络线表示的是通过快速傅里叶变换(FFT)所得到的频谱线。 离散傅里叶变换是傅里叶变换在时域、频域均离散化的形式,因而和其他傅里叶变换有着相似的性质。但是它又是从傅里叶级数派生而来的,所以又具有一些和其他傅里叶变换不同的特性,最主要的是圆周位移性质和圆周卷积性质。

二、 快速傅里叶变换(FFT)

快速傅里叶变换,简称FFT,是计算DFT的快速算法,习惯上是指以库利和图基算法为基础的一类高效算法。

根据快速傅里叶变换基本思路以及基2FFT算法,在MTALAB中,FFT通过建立函数实现: function y=fft(x) m=nextpow2(x); N=2^m;

if length(x)

x=[x,zeros(1,N-length(x))]; end

nxd=bin2dec(fliplr(dec2bin([1:N]-1,m)))+1; y=x(nxd); for mm=1:m

Nmr=2^mm; u=1;

WN=exp(-i*2*pi/Nmr); for j=1:Nmr/2

for k=j:Nmr:N kp=k+Nmr/2; t=y(kp)*u; y(kp)=y(k)-t; y(k)=y(k)+t; end

u=u*WN; end end

建立一个离散非周期方波信号

的快速傅里叶变换利用FFT计算实现代码如下: clear all;close all;clc; x=ones(1,8); fx=fft(x,512); z=abs(fx);

k=0:length(z)-1; plot(k,z);

运行后得到该离散非周期方波信号的幅频特性:

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