课程设计（论文）-基于matlab的快速傅立叶分析程序设计

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1、基于MATLAB的快速傅立叶分析程序设计机械研07，徐微，1.已知信号数据对一个人为产生的信号进行采用FFT变换方法进行功率谱分析。已知信号x(n)=120.0*COS(2*3.14*SF*n/FS)式中：n=0,1,2……N-1SF---信号频率FS---采样频率这里，定义参数如下：fs=200；%设定采样频率N=512；sf=10；%设定余弦信号频率采样点=1024；2．信号的时域波形和频域波形图1余弦函数的时域波形图图2余弦函数的幅频谱波形12图3余弦函数的功率谱密度波形上面三图的程序如下所示：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　fs=200;%设定采样频率

2、N=512;n=0:N-1;t=n/fs;sf=10;%设定正弦信号频率%生成信号x=120.0*cos(2*3.14*sf*t);figure;plot(t,x);%作余弦信号的时域波形xlabel('t');ylabel('y');title('x=120.0*cos(2*3.14*sf*t)时域波形');grid;%进行FFT变换并做频谱图y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:length(y)-1)'*fs/length(y);%进行对应的频率转换figure;plot(f,mag);%做频谱图xlabel('频率(Hz

3、)');ylabel('幅值');12title('x=120.0*cos(2*3.14*sf*t)幅频谱图N=512');grid;Py=2*(y.*conj(y))/N;%计算功率谱密度Pyfigure;plot(f,Py);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱密度');title('x=120.0*cos(2*3.14*sf*t)功率谱密度');grid;3．信号经过均值化处理或不经过均值化处理的结果比较图4余弦函数均值化处理后的时频域波形结论：经过均值化处理的波形发生上下移动，但是频谱不变。4．采用不同窗函数时的谱结果（矩形窗函数,汉宁窗函

4、数，汉明窗等等）1）采用矩形窗函数时信号的频谱分析结果图图5矩形窗函数处理信号时域波形12图6矩形窗函数处理信号频域波形2）采用汉明窗函数时信号的频谱分析结果图7汉明窗函数处理信号时域波形图8汉明窗函数处理信号频域波形123）采用汉宁窗函数时信号的频谱分析结果图9汉宁窗函数处理信号时域波形图10汉宁窗函数处理信号频域波形4）采用三角窗函数时信号的频谱分析结果图11三角窗函数处理信号时域波形12图12三角窗函数处理信号频域波形5）采用Blackman窗函数时信号的频谱分析结果图13Blackman窗函数处理信号时域波形图14Blackman窗函数处理信号频域波形12在前

5、面程序的基础上，继续输入加窗处理程序，可以得到上面所示的结果，其加窗处理程序如下：w_han=(hanning(N))';y1=x.*w_han;figure;plot(t,y1);y2=mag.*w_han;figure;plot(f,y2);w_box=(boxcar(N))';y3=x.*w_box;figure;plot(t,y3);y4=mag.*w_box;figure;plot(f,y4)w_ham=(hamming(N))';y5=x.*w_ham;figure;plot(t,y5);y6=mag.*w_ham;figure;plot(f,y6)w_t

6、ri=(triang(N))';y7=x.*w_tri;figure;plot(t,y7);y8=mag.*w_tri;figure;plot(f,y8)w_black=(blackman(N))';y9=x.*w_black;figure;plot(t,y9);y10=mag.*w_black;figure;plot(f,y10)5．典型函数的频谱（矩形窗函数,汉宁窗函数，三角窗函数，切比雪夫窗）设计方法：主要应用了MALTAB中的交互式图形用户界面以及直接编程来做信号的处理过程，其设计过程如下：121）图形用户界面的启动：在MATLABCOMMAND窗口下，键入s

7、ptool，会弹出一个SPTool窗口。2）在进行处理之前，我们需要建立一个所要处理的信号公式，即已知信号x(n)=120.0*cos(2*3.14*SF*n/FS)，MATLAB提供了编程的代码，其代码如下：Fs=200;%设定采样频率N=512;n=0:N-1;t=n/Fs;sf=10;%设定余弦信号频率x=120.0*cos(2*3.14*sf*t);%生成信号plot(t,x)gridsavehdata.matxFs%把已知信号保存到了工作空间中，以备调用这样程序运行结果会生成信号数据文件hdata.mat，存放信号x和采样频率的数据。3）从