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dft进行频谱分析的方法

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dft进行频谱分析的方法

(一) 用DFT分析离散非周期信号的频谱(离散非周期的DTFT为连续周期的,以2*pi为周期)

比较DTFT和DFT公式可以发现:

N点DFT是DTFT结果在[0,2*pi]周期内N点采样

所以,分析离散非周期信号的频谱的思路如下:

(1)    对已知的信号进行截短(如果本来就是有限长的则不用)

(2)    对截短的离散信号做N点DFT(这里的N应该大于离散信号的点数,N越大,在频域的采样就越密集)

(3)    将横坐标转换为【-pi,pi】,符合实际的情况(/N*2*pi)。

(二)  用DFT分析离散周期信号的频谱(离散周期信号的DTFS为离散周期的,以基波周期N为周期)

比较DTFS和DFT公式,可以发现:

DTFS公式与实际的相差了N倍,所以在画频谱的时候需要考虑进去。

离散周期信号的基波周期为N,取其中N点做N点DFT相当于离散周期信号DTFS的一个N周期内的值。

所以,分析离散周期信号的频谱的思路如下:

(1)    确定基波周期N

(2)    取离散周期信号的N个点,如【0,N-1】

(3)    做N点DFT(幅度上要除以N,原因在DTFS公式比DFT公式前面多了一项1/N)

(4)    得到离散周期信号在一个基波周期内的傅里叶系数

(三)  用DFT分析连续非周期信号的频谱(连续非周期信号的CTFT为连续非周期的)

利用采样,将连续非周期信号,转换成离散非周期信号,对得到的离散非周期信号做DFT,类似于(一),最后再利用模拟频率与数字频率的关系(模拟频率乘以采样周期等于数字频率)将横坐标由数字频率转换为模拟频率:

分析连续非周期信号的频谱的思路如下:

(1)    根据需要截短(如果连续信号是无限长的)

(2)    估计信号的最高频率fm

(3)    采样频率fs>2*fm

(4)    按T(T=1/fs)对连续信号进行采样

(5)    对采样后的信号(相当于离散非周期信号)做N点DFT(此处的N应该大于等于采样点数,而且越大越好,越大代表如(一)分析的,在频域上的采样就越密集,对离散非周期信号的频谱更好地逼近),DFT结果幅度上要除以T,这是采样导致的结果

(6)将横坐标转换成模拟频率(/N*2*pi*fs)。

(四)  用DFT分析连续周期信号的频谱(连续周期信号的CTFS为离散非周期)

对连续周期信号在一个或多个基波周期长度内进行采样,采样频率fs>2*fm,对采样点做等长(假设为N)的DFT(幅度上得除以N,原因同(二)),由于用了采样,所以同(三)一样需要将数字频率转换成模拟频率(/N*2*pi*fs)。

分析连续周期信号的频谱的思路如下:

(1)    确定基波周期To和最高频率fm,采样频率fs>2*fm

(2)    对连续周期信号的一个周期(可以多个周期)以频率fs进行均匀采样,采样点数为N

(3)    对采样点做N点DFT(幅度/N,原因同(二))

(4)    将横坐标转换成模拟频率(/N*2*pi*fs)。