应用离散傅里叶变换(DFT),分析离散信号x[k]的频谱。深刻理解DFT分析离散信号频谱的原理,掌握改善分析过程中产生的误差的方法。
根据信号傅里叶变换建立的时域与频域之间的对应关系,可以得到有限长序列的离散傅里叶变换(DFT)与四种确定信号傅里叶变换的之间的关系,实现由DFT分析其频谱。
信号的傅里叶变换建立了信号的时域与频域之间的一一对应关系,如果信号在时域存在某种联系,则在其频谱函数之间必然存在联系。
若离散非周期信号x[k]是连续非周期信号x(t)的等间隔抽样序列,则信号x[k]的频谱函数是信号x(t)的频谱函数的周期化;若离散周期信号是离散非周期信号x[k]的周期化,则信号的频谱函数是信号的频谱函数的离散化。
Matlab中提供了fft函数,FFT是DFT的快速算法:
X=fft(x):用于计算序列x的离散傅里叶变换(DFT)
X=fft(x,n):对序列x补零或截短至n点的离散傅里叶变换。
当x的长度小于n时,在x的尾部补零使x的长度达到n点;
当x的长度大于n时,将x截短使x的长度成n点;
x=ifft(X)和x=ifft(X,n)是相应的离散傅里叶反变换。
fftshift(x)将fft计算输出的零频移到输出的中心位置。
利用DFT计算离散周期信号 x[k] 的频谱
分析步骤为:
(1) 确定离散周期序列 的基本周期N;
(2) 利用fft函数求其一个周期的DFT,得到X[m];
(3)利用DFT计算离散非周期信号x[k] 的频谱
分析步骤为:
(1) 确定序列的长度M及窗函数的类型。当序列为无限长时,需要根据能量分布,进行截短。
(2) 确定作FFT的点数N;根据频域取样定理,为使时域波形不产生混叠,必须取 。
(3) 使用fft函数作N点FFT计算X[m]。
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