MATLAB中FFT函式的意義

2021-09-17 23:33:33 字數 1737 閱讀 5976

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fft是離散傅利葉變換的快速演算法,可以將乙個訊號變換到頻域。有些訊號在時域上是很難看出什麼特徵的,但是如果變換到頻域之後,就很容易看出特徵了。這就是很多訊號分析採用

fft變換的原因。另外,

fft可以將乙個訊號的頻譜提取出來,這在頻譜分析方面也是經常用的。

模擬訊號經過adc取樣之後變成數碼訊號,可對此數碼訊號做fft變換。n個取樣點經過fft之後就可以得到n個點的fft結果。為了方便進行fft運算,通常n取2的整數次冪。

假設取樣頻率為fs,訊號頻率為f,取樣點數為n。則fft之後結果為n點複數,其中每乙個點對應著乙個頻率點,該點複數的模值為原始訊號在該頻率值下的幅度特性。具體為:假設原始訊號在某頻率點的幅值為a,則該頻點對應的fft點複數的模值為a的n/2倍。而fft第一點為原始訊號的直流分量,其模值為原始訊號模值的n倍。對於相位,fft複數的相位即為原始訊號在該頻率點處的相位。

fft後的n點複數,第一點表示直流分量(0hz),而最後一點的下一點(實際不存在,假設為第n+1點)表示的頻率為取樣頻率(fs),這中間被n-1個點平均分為n等份,每點頻率依次增加。例如,第k點所表示的頻率為:fk=(k-1)fs/n。所以fft所能達到的頻率解析度為fs/n。

fft結果以n/2(換算為頻率即為乃奎斯特頻率,fs/2)對稱。因此我們只需要前半部分的結果,即在乃奎斯特頻率內的結果。

示例1:假設fft第k點用複數表示為:a+ib,則該數的模(或絕對值)為ak=(a2+b2)0.5,相位為pk=arctan(b/a),對應頻率為fk=(k-1)fs/n。所以該點對應的時域訊號分量為:ann2∙cos2∙π∙fk∙t+pn。

示例2:假設用1000hz的取樣率採訊號:s=2+3∙cos2π∙200∙t+60°+4∙cos2π∙300∙t+120°,取樣點數為1024。matlab程式如下:

n=1024;  //取樣點數為1024

fs=1000; //取樣頻率為1000hz

t=[0:1/fs:(n-1)/fs];                //取樣時刻

s=2+3*cos(2*pi*200*t+60*pi/180)+4*cos(2*pi*300*t+120*pi/180);   //對訊號取樣

y=fft(s);  //做fft運算

y=abs(y);         //對fft結果求模

i=1:n/2;  //

x=(i-1)*f/n;   //將時間點換算為相應頻率

yy(i)=y(i);        //取前n/2點的fft模值

yy=yy/(n/2); //做幅值變換,變換至時域訊號幅值

yy(1)==yy(1)/2;     //對直流訊號做幅值變換

plot(x,yy)                 //繪製圖形

上圖為fft的幅頻特性圖。由上圖可以看出,在200hz和300hz頻點處幅值比原始訊號(3、4)要低。這是因為對訊號進行非整數倍週期取樣(截斷),產生頻譜洩露。

上圖為在同樣條件下(n=1024,f=1000hz)對訊號s=2+1.5∙cos2π∙125∙t+60°+2.5∙cos2π∙250∙t+120°進行處理得到的fft幅頻特性圖。可以看到由於是對訊號進行整數倍的取樣,不存在截斷誤差引起的頻譜洩露。在125hz頻點和250hz頻點處幅值與原始訊號相同。

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余弦函式的fft的matlab

注 fft 函式認為你給入的訊號時從0時刻開始的。那麼我們來想想你的輸入是不是 偶函式 你直接將自相關函式放進去,肯定不是 偶函式 你需要將對稱軸放到0上。而你現在是將尾部的乙個數放到0位置,這就會有時移,在頻域上表現出的就是乘以相位因子,變成了複數。比如,你要是對 1 2 3 2 1 做傅利葉變換...