实验一、DFT的高分辨率频谱与高密度频谱实验.pptVIP

实验一、DFT的高分辨率频谱与高密度频谱实验 一 实验目的 1：掌握DFT的频谱分辨率的意义及参数选择： DFT的频谱分辨率仅决定于截取连续信号的长度，在采样频率 不变时，通过改变采样点数N可以改变DFT的分辨率。 2：掌握DFT高密度频谱的概念： DFT的频谱分辨率一定时，在的尾部补零，可以得到DFT高密度频谱，既可以更细化当前分辨率下的频谱，但不能改变DFT的分辨率。 二 实验内容及要求： 1; 设有f1HZ和f2HZ的正弦信号，现用DFT的方法分析其频谱，设采样频率为200HZ,试用Matlab语言编程，分析当采样点N变化时，考察频率分辨率的变化。 2 当N=10时，尾部补零可以得到高密度谱，试用Matlab语言编程考察其频谱细化情况即分析能否改善DFT的分辨率。 三预做实验 1.DFT分辨力和高密度谱的定义 2. 对DFT分辨力的实验分析 3. 对高密度谱性质实验分析 1. DFT分辨力和高密度谱的定义 高密度频谱是指当信号的时间域长度不变时，在频域内对它的频谱进行提高采样频率，而得到高密度谱，它只可以更细化当前分辨率下的频谱，克服栅栏效应，但不能改变DFT的分辨率。另外采用尾部补零的方法不能提DFT高分辨率。 2. 对DFT分辨力的实验分析 当采样频率不变时，改变采样点数N相当于改变截取的原连续信号的长度T。因此，N增加将导致分辨率的增加。当N分别为8、10、14、16 、 20、40时分别计算采集信号的DFT、DTFT图形如下。 结论 当N为8点长和10点长时，DFT的谱线在[0，兀]内，除在f=50Hz和f=60Hz两个频点附近有较大频率采样值外，其它点上也有非零点样值分布，，且包络为单峰。 当N为14点长和16点长时，在f=50Hz和f=60Hz两个频点附近频率采样值增强，其它点处的采样值变小，采样点的包络为双峰。大致只能看到f=50Hz和f=60Hz双峰的位置。 当N为20点长和40点长时，DFT的谱线在[0，兀]内，只在f=50Hz和f=60Hz两个频点上的采样值为非零值，其它点上全为零。包络为双峰，以完全可以分辨出在[0，兀]范围内，只有f=50Hz和f=60Hz两个正弦信号的存在，它们对应的数字较频率为2兀f/fs，即为0.5兀和0.6兀。从而验证了DFT的频谱分辨率仅决定于截取连续信号的长度，在采样频率 不变时，通过改变采样点数N可以改变DFT的分辨率。 3. 对高密度谱性质实验分析 高密度谱性质是只可以更细化当前分辨率下的频谱，克服栅栏效应，但不能改变DFT的分辨率，即采用尾部补零的方法不能提DFT高分辨率。当N为10、16分别在尾部补零100个，得到的DFT频谱如下。 结论 当N=10时，尾部补零100个时的高密度谱，从图中不能看出f=50Hz和f=60Hz两个正弦信号的存在，因此并未提高DFT的分辨率。比较图8和图4当采样点数均为16点长时，尾部补零后得到的图8能有效细化存在的双峰，克服栅栏效应。 * * 一 实验目的 二 实验内容及要求 三预做实验 DFT的频谱分辨率是指对信号中两个靠的较近的频谱分量的识别能力，它仅决定于截取连续信号的长度，在采样频率 不变时，通过改变采样点数N可以改变DFT的分辨率。 图1. N=8时的时频域图 图2. N=10点长时的时频域图形 图3. N=14点长时的时频域图形 图4. N=16点长时的时频域图形 图5. N=20点长时的时频域图形 图6. N=40点长时的时频域图形 图7. 当N=10时，尾部补零100个时的高密度谱 图8. 当N=16时，尾部补零100个时的高密度谱 *