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使用FFT的功率谱密度估计

此示例显示了如何获得与使用期间图等同的非参数功率谱密度(PSD)估计值FFT.。这些例子向您展示了如何正确扩展输出FFT.对于均衡频率和赫兹的均匀输入,以及用于单面和双面PSD估计的偶数输入。

具有采样率的偶数输入

使用两者以1 kHz采样的偶数信号获取时期图FFT.期刊。比较结果。

创建一个由100 Hz Sine Wave组成的信号N(0,1)添加剂噪声。采样频率为1 kHz。信号长度为1000个样本。使用随机数生成器的默认设置以进行可重复的结果。

RNG.默认FS = 1000;T = 0:1 / FS:1-1 / FS;x = cos(2 * pi * 100 * t)+ randn(尺寸(t));

获取期限图FFT.。该信号是真实值的,并且具有均匀的长度。因为信号是真实的,所以您只需要正面或负频率的功率估计。为了节省总功率,乘以模板中发生的所有频率 - 正面和负频率 - 通过2.零频率(DC)和奈奎斯特频率不会发生两次。绘制结果。

n =长度(x);xdft = fft(x);XDFT = XDFT(1:N / 2 + 1);psdx =(1 /(fs * n))* abs(xdft)。^ 2;PSDX(2:终端1)= 2 * PSDX(2:结束-1);freq = 0:fs / length(x):fs / 2;绘图(频率,10 * log10(psdx))网格标题('使用FFT'时期图)Xlabel('频率(Hz)')ylabel('电源/频率(DB / Hz)'

图包含轴。使用FFT具有标题周期图的轴包含类型线的对象。

计算和绘制几术语期刊。表明这两个结果是相同的。

期间图(X,Rectwin(长度(x)),长度(x),fs)

图包含轴。具有标题周期图功率谱密度估计的轴包含类型线的对象。

mxerr = max(psdx'-equentogram(x,rectwin(长度(x)),长度(x),fs))
mxerr = 3.4694e-18

输入频率频率

使用FFT.使用归一化频率生成输入的一段时间图。创建由正弦波组成的信号N(0,1)添加剂噪声。正弦波具有角度频率 π / 4. Rad /样品。使用随机数生成器的默认设置以进行可重复的结果。

RNG.默认n = 0:999;x = cos(pi / 4 * n)+ Randn(尺寸(n));

获取期限图FFT.。该信号是真实值的,并且具有均匀的长度。因为信号是真实的,所以您只需要正面或负频率的功率估计。为了节省总功率,乘以模板中发生的所有频率 - 正面和负频率 - 通过2.零频率(DC)和奈奎斯特频率不会发生两次。绘制结果。

n =长度(x);xdft = fft(x);XDFT = XDFT(1:N / 2 + 1);psdx =(1 /(2 * pi * n))* abs(xdft)。^ 2;PSDX(2:终端1)= 2 * PSDX(2:结束-1);freq = 0:(2 * pi)/ n:pi;绘图(FREQ / PI,10 * log10(PSDX))网格标题('使用FFT'时期图)Xlabel('归一化频率(\ Times \ Pi Rad / Sample)')ylabel('电源/频率(DB / RAD /样品)'

图包含轴。使用FFT具有标题周期图的轴包含类型线的对象。

计算和绘制几术语期刊。表明这两个结果是相同的。

期间图(X,Rectwin(长度(x)),长度(x))

图包含轴。具有标题周期图功率谱密度估计的轴包含类型线的对象。

mxerr = max(psdx'-equentogram(x,entrwin(长度(x)),长度(x)))
mxerr = 1.4211e-14

具有归一化频率的复值输入

使用FFT.为具有归一化频率的复值输入产生一段时间图。信号是具有角度频率的复杂指数 π / 4. rad /样品在复合值中N(0,1)噪音。将随机数生成器设置为可重复结果的默认设置。

RNG.默认n = 0:999;x = exp(1j * pi / 4 * n)+ [11] * randn(2,长度(n))/ sqrt(2);

使用FFT.获取期限图。因为输入复杂化,所以从 [ 0. 2 π Rad /样品。绘制结果。

n =长度(x);xdft = fft(x);psdx =(1 /(2 * pi * n))* abs(xdft)。^ 2;freq = 0:(2 * pi)/ n:2 * pi-(2 * pi)/ n;绘图(FREQ / PI,10 * log10(PSDX))网格标题('使用FFT'时期图)Xlabel('归一化频率(\ Times \ Pi Rad / Sample)')ylabel('电源/频率(DB / RAD /样品)'

图包含轴。使用FFT具有标题周期图的轴包含类型线的对象。

使用期刊获取并绘制一段时间评分。比较PSD估计。

一期间(x,intwin(长度(x)),长度(x),'twosiding'

图包含轴。具有标题周期图功率谱密度估计的轴包含类型线的对象。

mxerr = max(psdx'-equentogram(x,rectwin(长度(x)),长度(x),'twosiding')))
mxerr = 2.8422e-14

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