matlab常⽤函数之傅⾥叶变换傅⾥叶级数频谱分析(1)⼀、连续时间
从傅⾥叶级数(FS)到傅⾥叶变换(FT)(周期信号到⾮周期信号)
(1)任意周期函数都可以写成三⾓函数之和。
(2)傅⽴叶级数是针对周期函数的,为了可以处理⾮周期函数,需要傅⽴叶变换。
既:
⼆、离散时间
从傅⾥叶级数到傅⾥叶变换(周期信号到⾮周期信号)理解⼀个公式:
对于频域,每个“在40个采样内振动了k个周期”的基信号的实际频率为 ,也就是说频域图中的每⼀个点代表
,所以原信号的实际频率为
1、采样频率:
采样频率,也称为采样速度或者采样率,定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数,它⽤赫兹(Hz)来表⽰。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间,它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本。
采样定理是指,如果信号带宽不到采样频率的⼀半(即奈奎斯特频率),那么此时这些离散的采样点能够完全表⽰原信号。⾼于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。⼤多数应⽤都要求避免混叠,混叠问题的严重程度与这些混叠频率分量的相对强度有关。matlab求傅里叶变换
2、信号带宽:
由信号频谱图可以观察到⼀个信号所包含的频率成分。把⼀个信号所包含谐波的最⾼频率与最低频率之差,即该信号所拥有的频率范围,定义为该信号的带宽。因此可以说,信号的频率变化范围越⼤,信号的带宽就越宽。
四、⾓频率、归⼀化频率
1、实际信号的物理频率f:
表⽰AD采集物理信号的频率,fs为采样频率,由奈奎斯特采样定理可以知道,fs必须≥信号最⾼频率(f)的2倍才不会发⽣信号混叠,因此fs能采样到的信号最⾼频率为fs/2。单位:Hz
2、⾓频率(⾓速度)Ω/模拟频率:
是实际物理频率f的2*pi倍,这个也称模拟频率,单位: rad/s。
Ω=2pi*f=2pi/T,T=1/f=2pi/Ω
3、归⼀化频率:
是将物理频率f按fs归⼀化之后的结果,最⾼的信号频率为fs/2对应归⼀化频率0.5。这也就是为什么在matlab的fdtool⼯具中归⼀化频率为什么最⼤只到0.5的原因。 单位:⽆。
4、圆周频率w/数字频率 :
是归⼀化频率的2*pi倍,这个也称数字频率。数字频率w:单位: rad。
w=2*pi*(f/fs)=ΩTs=Ω/fs
举例:
假定有⼀个正弦信号x[n],其频率f=100Hz,幅度为A,初始相位为0,则这个信号⽤公式可以表⽰为:
x(t) =A*sin(2*pi*100*t)
⽤采样频率fs=500Hz对其进⾏采样,得到的数字信号x[n]为:
x[n] =A*sin(2*pi*100*n/fs)= A*sin(0.4*pi*n)
很明显,这个数字信号的频率为0.4pi 。
参考:
1、2、3、4、5、6、7、8、9、