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利用DFT分析信号频谱 问题的提出 四种信号频谱之间的关系 利用DFT分析连续非周期信号频谱 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 DFT参数选取 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 2. 泄漏现象:选择合适的窗函数 凯塞窗(Kaiser) 窗函数五: 时域波形 幅度频谱 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 2. 泄漏现象:选择合适的窗函数 常用窗函数特性 窗函数类型 主瓣宽度 旁瓣峰值衰耗(dB) 矩形 4p / N -13 Hanning 8p / N -31 Hamming 8p / N -41 Blackman 12p / N -57 Kaiser( ) 10p / N -57 86 . 5 = b 例:为了说明时域加窗对连续信号频谱分析的影响,现分析一无穷长的余弦信号的频谱。 加窗 抽样 DFT 加窗 抽样 DFT 例:已知一连续信号为 若以抽样频率 Hz对该信号进行抽样,试求由DFT分析 其频谱时,能够分辨此两个谱峰所需的最少样本点数。 矩形窗 DFT分析信号频谱 * 问题的提出 有限长序列的傅里叶分析 离散傅里叶变换的性质 利用DFT计算线性卷积 利用DFT分析信号的频谱 第2章 离散傅里叶变换(DFT) 1.连续时间非周期信号 图1 连续非周期信号及其频谱 问题的提出 2.连续时间周期信号 问题的提出 图2 连续周期信号及其频谱 3.离散时间非周期信号 问题的提出 图3 离散非周期信号及其频谱 问题的提出 4.离散时间周期信号 图4 离散周期信号及其频谱 问题的提出 如何利用数字方法分析信号的频谱? 问题的提出 有限长序列xN[k]的傅里叶变换DFT DFT可以直接计算周期序列的DFS 问题的提出 可否利用DFT分析以上四种信号的频谱? 基本原理 利用信号傅里叶变换具有的信号时域与频域之间的对应关系,建立信号的DFT与四种信号频谱之间的关系。 时域的离散化 时域的周期化 频域周期化 频域离散化 四种信号的时域与频域对应关系 FT FS DTFT DFS 抽样 离散化 周期化 利用DFT分析连续非周期信号的频谱 DFT实现 假设连续信号持续时间有限,频带有限 m N ] [ m X T A m N ] [ m X T A N ] [ m X T A ~ 利用DFT分析连续非周期信号的频谱 序列DTFT和DFT的关系为: 综合两式,连续信号的频谱与DFT的关系为: 表明,DFT计算出的频谱是连续信号频谱周期化后的抽样值,其抽样间隔为 利用DFT分析连续非周期信号的频谱 X[m]与X(jw)对应关系: m N ] [ m X T A m N ] [ m X T A N ] [ m X T A ~ 0?m?(N/2-1), N/2?m?N-1, N点X[m]重排: 对应的连续信号的抽样点为: Matlab提供fftshift(x)函数完成重排。 例:已知语音信号x(t)的最高频率为fm=3.4kHz, 用fsam=8kHz对x(t)进行抽样。如对抽样信号做N=1600点的DFT,试确定X[m]中m=600和m=1200点所分别对应原连续信号的连续频谱点f1 和f2 (kHz)。 对连续信号x(t)按fsam=8kHz进行抽样,得到对应的离散序列x[k],在利用离散序列x[k]的DFT X[m]分析连续信号x(t)的频谱时,X[m] 与X(jw)存在以下对应关系: 当m=600时,由于0?m?(N/2-1),所以 当m=1200时,由于N/2?m?N,所以 解: 利用DFT分析连续非周期信号的频谱 1. 无限长,其频带有限 加窗 抽样 DFT 利用DFT分析连续非周期信号的频谱 2. 有限长,其频带无限 抽样 DFT 利用DFT分析连续非周期信号的频谱 3. 无限长,其频带无限 加窗 出现三种现象:混叠、泄漏、栅栏 抽样 DFT 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 1. 混叠现象:减小抽样间隔T,抗混滤波 抗混滤波 抽样间隔T 抽样 DFT 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 2. 泄漏现象:对时域截短,使频谱变宽拖尾现象。 解决方法: 1. 增加w(k)的长度;2. 缓慢截断-——选择合适的窗函数 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 2. 泄漏现象:选择合适的窗函数 加窗 DFT 其中: ? ? ? ? ? í ì = 凯塞窗 布拉克曼窗 哈明窗 汉宁窗 矩形窗 ] [ k w N 混叠现象、泄漏现象、栅栏现象 2. 泄漏现象:选择合适的窗函数 矩形窗 窗函数一: 时域波形
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