信号处理实验五谱分析

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1、一、实验项目名称谱分析二、实验目的研究不同类型的窗函数，研究一些不同的方法来测试窗的性能：专注于有关窄带信号的几个不同的情形三、实验内容与步骤1.实验原理信号是无限长的，而在进行信号处理时只能采用有限长信号，所以需要将信号“截断”。在信号处理中，“截断”被看成是用一个有限长的“窗口”看无限长的信倍号，或者从分析的角度是无限长的信号乘以有限长的窗函数，由傅里叶变换性质可知如果是频宽有限信号，而是频宽无限函数，截断后的信号也必是频宽无限信号，从而产生所谓的频谱泄漏。频谱泄漏是不可避免的，但要尽量减小，因此设计了不同的窗函数满足不同用

2、途的要求。从能量的角度，频谱泄漏也是能量泄漏，因为加窗后，使原来的信号集中在窄频带内的能量分散到无限的频宽范围。Matlab信号处理工具箱提供了8种窗函数：(1)函数boxcar()用于产生矩形窗，调用格式：w=boxcar(N)其中，N为窗长度，w为返回的窗函数序列。矩形窗的表达式为(2)函数Hanning()用于产生汉宁窗，调用格式：w=hanning(N)Hanning窗表达式为(3)函数Hamming()用于产生汉明窗，调用格式为w=hamming(N)汉明窗的表达式为(4)函数bartlett()用于产生巴特利特窗，调

3、用格式为w=bartlett(N)巴特利特窗的表达式为(5)函数blackman()用于产生布莱克曼窗，调用格式w=blackman(N)布莱克曼窗表达式为(6)函数triang()用来产生triang窗，调用格式w=triang(N)triang窗类似于bartlett窗，triang窗两端不为0，而bartlett窗两端为0。(7)函数kaiser()用于产生kaiser窗，调用格式w=kaiser(N,beta)其中，beta是kaiser窗的参数，影响窗旁瓣幅值的衰减率。kaiser窗表达式式中，是第一类零阶贝塞尔函数，

4、是一个可自由选择的参数，它可以同时调整主瓣宽度与旁瓣电平，越大，则窗越窄，而频谱的旁瓣越小，但主瓣宽度也相应增加。因而改变值就可对主瓣宽度与旁辩衰减进行选择。(8)函数chebwin()用于产生切比雪夫窗，调用格式w=chebwin(N,r)其中，r是窗口的旁瓣幅值在主瓣以下的分贝数。切比雪夫窗的特点是主瓣的宽度最小，而旁瓣都是等高的且高度可调整。各种窗函数的幅频响应都存在明显的主瓣和旁瓣，主瓣频宽印旁瓣的幅恒定减持性决定f窗函数的应用。不同窗函数在这两方面的特点是不相同的。如blcakman窗具有最宽的主瓣，而chebyshe

5、v窗具有最窄的主瓣等。主旁瓣的频宽还与窗长度N有关。增加窗长度N将缩小窗函数主瓣宽度，但不能减小旁瓣幅值衰减相对值(分贝数)，这个值是由窗函数决定的。2.实验内容1、用MATLAB编程绘制各种窗函数的形状。2、用MATLAB编程绘制各种窗函数的幅频响应。3、绘制矩形窗的幅频响应，窗长度分别为：N=10，N=20，N=50，N=100。4、已知周期信号，其中，若截断时间长度分别为信号周期的0.9和1.1倍，试绘制和比较采用下面窗函数提取的的频谱。(1)矩形窗；(2)汉宁窗；(3)汉明窗；(4)巴特利特窗；(5)布莱克曼窗；(6)t

6、riang窗；(7)kaiser窗；(8)切比雪夫窗。用于信号分析中的窗函数可根据不同要求选择窗函数。如主瓣宽度窄的窗函数具有较高的频率分辨率，而分析窄带，且具有较强的干扰噪声的信号，应选用旁瓣幅度小的窗函数、如汉宁窗函数等。用于滤波器的窗函数，一般要求窗函数主瓣宽度窄，以获得较好过渡带；旁瓣相对值尽可能小以增加通带段的平稳度和增大带阻的衰减。四、实验环境计算机MATLAB6.5五、实验过程与分析程序程序文本1.N=30;%窗长度为30w1=boxcar(N);subplot(421),stem(w1);title('boxca

7、r')xlabel('t'),ylabel('w1(t)');%画出矩形窗图形w2=hanning(N);subplot(422),stem(w2);title('hanning')xlabel('t'),ylabel('w2(t)');%画出汉宁窗图形w3=hamming(N);subplot(423),stem(w3);title('hamming')%画出汉明窗图形xlabel('t'),ylabel('w3(t)')w4=bartlett(N);subplot(424),stem(w4);title('bartlett'

8、)xlabel('t'),ylabel('w4(t)')%画出bartlett窗图形w5=blackman(N);subplot(425),stem(w5);title('blackman')xlabel('t'),ylabel('w5(t)');%画出blac