《数字信号处理》实验报告三.docVIP

实验报告 实验目的: 学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析 误差及其原因，以便正确应用FFT。 实验要求： （1）完成各个实验任务和要求。附上程序清单和有关曲线。 （2）简要回答思考题。 实验方法（步骤及结果）： 1.实验原理： 用FFT对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要内容。经常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D和分析误差。频谱分辨率直接和FFT的变换区间N有关，因为FFT能够实现的频率分辨率是 ，因此要求 。可以根据此式选择FFT的变换区间N。误差主要来自于用FFT作频谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号除外）是连续谱，只有当N较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此N要适当选择大一些。 周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作FFT，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。 对模拟信号进行谱分析时，首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期序列，按照周期序列的谱分析进行。 2.实验步骤及内容： （1）对以下序列进行谱分析。 　　　　　　 选择FFT的变换区间N为8和16 两种情况进行频谱分析。分别打印其幅频特性曲线。 并进行对比、分析和讨论。 （2）对以下周期序列进行谱分析。 选择FFT的变换区间N为8和16 两种情况分别对以上序列进行频谱分析。分别打印其幅频特性曲线。并进行对比、分析和讨论。 （3）对模拟周期信号进行谱分析 选择 采样频率，变换区间N=16,32,64 三种情况进行谱分析。分别打印其幅频特性，并进行分析和讨论。 程序: %第10章实验3程序exp3.m % 用FFT对信号作频谱分析 clear all;close all %实验内容(1)=================================================== x1n=[ones(1,4)]; %产生序列向量x1(n)=R4(n) M=8;xa=1:(M/2); xb=(M/2):-1:1; x2n=[xa,xb]; %产生长度为8的三角波序列x2(n) x3n=[xb,xa]; X1k8=fft(x1n,8); %计算x1n的8点DFT X1k16=fft(x1n,16); %计算x1n的16点DFT X2k8=fft(x2n,8); %计算x1n的8点DFT X2k16=fft(x2n,16); %计算x1n的16点DFT X3k8=fft(x3n,8); %计算x1n的8点DFT X3k16=fft(x3n,16); %计算x1n的16点DFT %以下绘制幅频特性曲线 subplot(2,2,1);mstem(X1k8); %绘制8点DFT的幅频特性图 title((1a) 8点DFT[x_1(n)]);xlabel(ω/π);ylabel(幅度); axis([0,2,0,1.2*max(abs(X1k8))]) subplot(2,2,3);mstem(X1k16); %绘制16点DFT的幅频特性图 title((1b)16点DFT[x_1(n)]);xlabel(ω/π);ylabel(幅度); axis([0,2,0,1.2*max(abs(X1k16))]) figure(2) subplot(2,2,1);mstem(X2k8); %绘制8点DFT的幅频特性图 title((2a) 8点DFT[x_2(n)]);xlabel(ω/π);ylabel(幅度); axis([0,2,0,1.2*max(abs(X2k8))]) subplot(2,2,2);mstem(X2k16); %绘制16点DFT的幅频特性图 title((2b)16点DFT[x_2(n)]);xlabel(ω/π);ylabel(幅度); axis([0,2,0,1.2*max(abs(X2k16))]) subplot(2,2,3);mstem(X3k8); %绘制8点DFT的幅频特性图 title((3a) 8点DFT[x_3(n)]);xlabel(ω/π);ylabel(幅度); axis([0,2,0,1.2*max(abs(X3k8))]) subplot(2,2,4);mstem(X3k16); %绘制16点DFT的幅频特性图 title((3b)16点DFT[x_3(n)]);xlabel(ω/π);ylabel(幅度);