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信号时域采样 频谱分析(matlab).doc
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信号时域采样 频谱分析(matlab)
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基于 matlab 的时域信号采样及频谱分析
一:主要设计方法与步骤:
1. 画出连续时间信号
0
sin( ) ( )t u tW
- at
x( t ) =Ae
的时域波形及其幅频特性曲线,其中,幅度
因子
444.128A =
,衰减因子
222.144a =
,模拟角频率
0
222.144W =
;
2. 对信号
( )x t
进行采样,得到采样序列
0
( ) sin( ) ( )
ant
x n Ae nT u n
-
= W
,
0 50n£ £
,其中,
1
s
T
f
=
为采样间隔,通过改变采样频率可改变
T
,画出采样频率分别为
200Hz
,
500Hz
,
1000Hz
时的采样序列波形;
3. 对不同采样频率下的采样序列进行频谱分析,绘制其幅频和相频曲线,对各频率下采样
序列
( )x n
和
( )x t
的幅频曲线有无差别,如有差别说明原因;
4. 设系统单位抽样响应为
5
( ) ( )h n R n=
,求解当输入为
( )x n
时的系统响应
( )y n
,画出
( )x n
,
( )h n
,
( )y n
的时域波形及幅频特性曲线,并利用结果验证卷积定理的正确性
(此内容将参数设置为
444.128A =
,
222.144a =
,
0 222.144W =
,
1000fs =
);
5. 用
FFT
对信号
( )x n
,
( )h n
,
( )y n
进行频谱分析,观察与 4 中结果有无差别;
6. 由采样序列
( )x n
恢复出连续时间信号
1
( )x t
,画出其时域波形,对比
1
( )x t
与原来的连续
时间信号
( )x t
的时域波形,计算并记录两者最大误差。
二:详细程序及仿真波形分析
1.连续时间信号
( )x t
及其
200 / 500 /1000Hz Hz Hz
频率抽样信号函数
( )x n
% 绘制信号 x(n)的幅度谱和相位谱
clc
clear all
close all
n=0:50 % 定义序列的长度是 50
A=input('请入 A 的值 A:') % 设置信号的有关参数
a=input('请入 a 的值 a:')
w0=input('请入 w0 的值 w0:')
T1=0.005
T2=0.002
T3=0.001
T0=0.001
x=A*exp(-a*n*T0).*sin(w0*n*T0)
y1=A*exp(-a*n*T1).*sin(w0*n*T1)
y2=A*exp(-a*n*T2).*sin(w0*n*T2)
y3=A*exp(-a*n*T3).*sin(w0*n*T3)
close all
subplot(2,1,1)
stem(n,x) % 绘制 x(n)的图形
grid on
title('离散时间信号')
subplot(2,1,2)
plot(n,x)
grid on
title('连续时间信号')
figure(2)
subplot(3,1,1)
stem(n,y1)
grid on
title('200Hz 理想采样信号序列')
subplot(3,1,2)
stem(n,y2)
grid on
title('500Hz 连续时间信号')
subplot(3,1,3)
stem(n,y3)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
-50
0
50
100
150
离 散 时 间 信 号
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
-50
0
50
100
150
连 续 时 间 信 号
grid on
title('1000Hz 连续时间信号')
k=-25:25
W=(pi/12.5)*k
w=W/pi
Y1=y1*exp(-j*pi/12.5).^(n'*k)
figure (3)
subplot(2,1,1)
plot(w,abs(Y1))
grid
xlabel('w')
ylabel('幅度')
title('200Hz 理想采样信号序列的幅度谱')
axis([-2 2 0 1000])
subplot(2,1,2)
plot(w,angle(Y1))
grid
xlabel('w')
ylabel('幅角')
title('200Hz 理想采样信号序列的相位谱')
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
-100
0
100
200
200Hz理 想 采 样 信 号 序 列
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
-200
0
200
500Hz连 续 时 间 信 号
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
-200
0
200
1000Hz连 续 时 间 信 号
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oligaga
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