FFT時域與頻域的關係,以及取樣速率與取樣點的影響

2022-09-05 03:51:09 字數 904 閱讀 1666

首先對於fft來說,輸入的訊號是乙個按一定取樣頻率獲得的訊號序列,而輸出是每個取樣點對應的頻率的幅度(能量)。

下面詳細分析:

在fft的輸出資料中,第乙個值是直流分量的振幅(這樣對應週期有無窮的可能性),而第2個對應第乙個取樣點,第3個對應第二個...第n個對應第n-1個取樣點。而且這些取樣點是有對稱的關係的,即:x(i) = x(n-i)。所以只需要關注前n/2個取樣點就可以了,而每個取樣點與頻率的關係有下面公式給出:fn = (n-1)*fs/n, fs取樣頻率;fn頻率;n取樣點;n取樣總數

同時得到訊號週期:tn = n/((n-1)*fs)

我們借助這個公式我們來分析一下取樣頻率與取樣點對輸出頻率解析度的影響,很明顯fs(頻率取樣率)越低,n(取樣點)越多輸出頻率解析度越高,這樣我們考慮到時域,頻率解析度越高,時間解析度反而越低。。。

下面看兩個例子:

例一:>> a = [1,2,1,2,1,2];

>> fft(a)

ans =

9 0 0 -3 0 0

這裡第乙個點的頻率為0,對應的數字是9,序列a很可能沒有週期,還有乙個可能是-3對應的週期,-3對應取樣點為n=4,預設fs=1,所以週期為t = 6/(3*1) = 2;

例二:fn = 5;

n = 300;

fs = 40;

t = [0:1/fs:n/fs];

s = cos(2*pi*fn*t);

abs(fft(s));

plot(abs(fft(s)));

這裡訊號頻率為:fn = 5。我們通過計算當n=37.5是對應的頻率為5。

但是執行上面的程式,在n=39對應的取樣點處得到峰值(峰值對應原訊號的頻率),這裡不準確是由於頻率解析度的精度的問題,可以通過改變fs或者n來解決這個問題。

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