信号处理课程设计-时域采样点数和dft维数对信号频谱的影响分析

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1、计算机通信课程设计实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年春季学期信号处理课程设计题目：时域采样点数和DFT维数对信号频谱的影响分析专业班级：通信工程12级2班姓名：学号：指导教师：成绩：中文摘要在我们生活的世界里充满了各种各样的周期现象，如日常生活中常见的昼夜更替、四季循环、温度气压等气象因素的反复变化，河水水位的周期性涨落，地面植物的岁月枯荣以及科学技术中诸如太阳活动的十一年周期起伏，地磁场的日常变化，重力仪上所反映的固体潮、交流电、电磁波和机械振动等无一不

2、是周期现象。离散傅里叶变换在诸如数字通信、语音处理、图像处理、医学影像、雷达、地震、自动控制等领域中已经得到非常广泛的应用，但一般都以卷积和相关运算以及对连续时间信号和序列进行谱分析为基础。在现代数字信号处理中，信号的频域分析比时域分析更加具有清晰的物理概念和深刻含义（如检测、滤波、压缩等方面），因而在信息技术领域得到了广泛的应用。信号频谱分析是将信号源发出的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。频谱分析主要分析信号是由哪些频率的正弦信号叠加得到的，以及这些正弦信号的振

3、幅。通常信源输出的是模拟信号，然后模拟信号要经过采用、量化和编码才能实现数字信号。数字信号处理的核心是离散傅里叶变换（DFT），DFT实现了信号从时域到频域的转换。使得DFT从理论走到实践的是FFT技术，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使得数字信号处理成为可能。关键字：快速傅里叶变换频率域采样离散傅里叶变换Matlab实现目录前言1一、频谱分析、DFT及FFT的基本原理21.1频谱分析原理21.1.1信号频谱分析基本思想21.1.2信号频谱分析基本原理说明21.1.3信号频谱分析意义及应用场合21.

4、2DFT的基本原理31.3FFT的基本原理3二、时域采样点数和DFT维数对信号频谱的影响的详细设计42.1DFT与FFT的比较42.2对信号频谱的影响的详细设计5三､改进与建议9四、设计总结12参考文献13致谢14前言在现代数字信号处理中，信号的频域分析比时域分析更加具有清晰的物理概念和深刻含义（如检测、滤波、压缩等方面），因而在信息技术领域得到了广泛的应用。信号频谱分析是将信号源发出的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，称为频谱分析。频谱分析主要分析信号是由哪些频率的正弦信号叠加

5、得到的，以及这些正弦信号的振幅。数字信号处理是一门理论和实践密切结合的课程，为了深入地掌握课程内容，应当在学习理论的同时进行上机实验。上机实验不仅可以帮助同学们，深入地理解和消化基本理论，而且能够锻炼独立解决问题的能力。通常信源输出的是模拟信号，然后模拟信号要经过采用、量化和编码才能实现数字信号。数字信号处理的核心是离散傅里叶变换（DFT），DFT实现了信号从时域到频域的转换。使得DFT从理论走到实践的是FFT技术，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使得数字信号处理成为可能。连续时间傅里叶变换和连续时

6、间傅里叶级数变换为连续时间信号的频域分析提供了基础。14一、频谱分析、DFT及FFT的基本原理1.1频谱分析原理所谓信号的频谱分析就是计算信号的傅里叶变换。连续信号与系统的傅里叶分析显然不便于直接用计算机进行计算，使其应用受到限制，而DFT是一种时域和频域均离散化的变换，适合数值运算，成为分析离散信号和系统的有力工具。实际工程中，经常遇到的连续信号Xa(t),其频谱函数Xa(jW)也是连续函数。数字计算机难于处理，因而我们采用DFT来对连续时间信号的傅里叶变换进行逼近，进而分析连续时间信号的频谱。信号频谱

7、分析就是利用MATLAB实现快速傅里叶变换的分析的方法，通过DSP数字信号处理器对实时采集到的信号进行FFT运算后实现时域与频域的转换，频谱分析主要分析信号是由哪些频率的正弦信号叠加得到的，以及这些正弦信号的振幅，所以FFT运算结果反映的是频域中各频率分量幅值的大小。不同信号的傅里叶分析理论与方法有差别，目前常用的是FFT分析法，在特定的时间段中队时域信号进行FFT变换，得到频域信息并获取相对于频率的幅度、相位信息，适用于非周期信号和持续时间很短的瞬态信号的频谱测量。1.1.1信号频谱分析基本思想先将实时

8、信号的采样值送入DSP系统，DSP程序对这些采样值进行FFT变换，经运算求出对应的信号频谱数据，并将结果送到PC机屏幕上进行显示，使DSP硬件系统完成一台信号频谱分析仪的功能，如下流程所示：在A/D端加入输入信号→装在并运行FFT程序→读入AD采样值→进行FFT运算求信号的DFT→将计算结果送入PC机→显示时域信号及频谱图1.1.2信号频谱分析基本原理说明一个模拟信号，经过ADC采样之后，就变成了数字信号。采样定理告诉我们，采