数字信号处理系列实验3—信号的频谱分析

姓名:张思雨  学号:22021212047  电子工程学院

一、实验目的

1.熟悉 DFS 和 DFT 的定义及主要性质,深刻理解 DTFT、ZT、DFT 和 DFS 之间的关系以及 DFT 的物理意义,掌握序列 DFT 的计算、循环卷积的计算;

2.深刻理解频域采样的概念,掌握频域采样定理;

3.了解减少 DFT 运算量的基本途径,理解 FFT 的基本概念,掌握时域卷积抽取基 2-FFT 算法和频域抽取基 2-FFT 算法,以及 IDFT 的快速算法,了解实序列的 FFT 算法;

4.熟悉循环卷积与线性卷积的关系,熟练掌握运用 DFT(FFT)计算序列线性卷积的条件和方法,以及利用 DFT(FFT)对连续时间信号进行频谱分析。

二、实验内容

1.设计计算机程序,产生序列并计算序列的 FFT 和 IFFT,绘制其幅频特性和相频特性曲线;

2.模拟产生离散系统的输入序列和单位脉冲响应,利用 FFT 和 IFFT 算法计算系统的输出响应,分析 FFT 的计算长度对系统输出响应的影响;

3.模拟产生连续时间信号,选取适当的采样频率对其采样,并用FFT 算法计算其频谱,分析信号的观测时间长度、FFT 的计算长度对信号频谱计算结果的影响。

三、实验步骤

1.产生一个有限长序列 x(n),并计算其 FFT 和 IFFT;

2.产生离散系统的输入序列和单位脉冲响应,利用 FFT 和 IFFT 算法计算系统的不同 FFT 长度的输出响应;

3.模拟产生连续时间信号,选取适当的采样频率对其采样,并用 FFT 算法计算其频谱。

四、实验结果及分析

1、产生自定义序列 x(n)的幅频特性和相频特性曲线:

2、系统的不同 FFT 长度的输出响应:

3、连续时间信号的采样信号FFT 计算频谱:

五、总结

1、通过对 L 取值的改变可以看出,当 L=8 或者 9 即L>=N+M-1 时,才能完整计算y(n);

2、通过改变不同的𝑇𝑠,可以看出F 的幅频特性曲线的两个峰值随着𝑇𝑠的增加而向中间靠拢;而改变不同的 L,可以看出 F 的幅频相频特性曲线会发生周期性变化;

3、通过本次实验深刻的理解了减少DFT 运算量的途径,理解了 FFT 的基本概念,掌握了matlab 实现 FFT 和 IFFT 算法,用来解决一些实际问题。 

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