matlab频谱分析仪Word文件下载.docx
- 文档编号:15143101
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:524.12KB
matlab频谱分析仪Word文件下载.docx
《matlab频谱分析仪Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《matlab频谱分析仪Word文件下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3.2信号输入
6
3.2.1选择信号输入
3.2.2声卡输入
7
3.2.3读取wav文件
3.2.4信号发生器输入
3.3时域分析
8
3.4频域分析
9
3.5仿真
10
3.5.1声卡输入
3.5.2读取wav文件
3.5.3信号发生器
11
4存在的问题
15
5致谢
参考文献
1概述
MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。
可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
图形用户界面(GraphicalUserInterface,简称GUI,又称图形用户接口)是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
与早期计算机使用的命令行界面相比,图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。
MATLAB自带了强大的GUl工具[1]。
在本文中,将利用MATLAB的GUI工具,设计出数字频谱分析仪。
频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量仪器。
它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。
现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果,能分析1赫兹以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号[2]。
目前已经有许多较成熟的频谱分析软件,如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等[3]。
本文将给出的则是通过MATLAB软件实现的基于FFT的数字频谱分析仪。
FFT(FastFourierTransformation),即为快速傅氏变换,是离散傅氏变换的快速算法,它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
它对傅氏变换的理论并没有新的发现,但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换,可以说是进了一大步[4]。
通过此次设计,能进一步掌握MATLAB软件开发过程的基本理论、基本知识和基本技能,熟悉基于MATLAB平台的若干信号处理系统开发及调试方法,且成本低,易于实现,容易修改,并可以进行仿真。
该设计的进行可以为我们以后的学习工作奠定一定的基础。
2技术路线
本次设计的频谱分析仪模块划分如图1所示:
图1
频谱分析仪模块划分
3实现方法
3.1搭建GUI界面
此次设计搭建的GUI见面如图2所示:
图2
GUI界面
最上方为标题区,用于显示软件标题等信息。
再往下是信号输入区,首先应输入采样频率和采样点。
信号有3种输入方式,包括声卡输入,读取WAV文件和信号发生器输入。
在信号发生器中加入了信号叠加选项,从而可以将产生的信号与原有的信号进行混迭。
只有当某个单选框被选中时才允许使用对应的输入框、按钮等。
输入区右边为分析区,除了对wav文件进行播放外,还可以对信号进行时域分析和频域分析,该软件的核心代码都在这两个按钮的回调函数中。
再下方为分析结果区,用于显示波形基本参数与统计量的计算结果,
Axes1为波形显示区,在录音结束、打开WAV文件成功或者信号发生器生成波形时会更新显示。
Axes2为频谱图显示区,用于显示各种频谱的谱线,在点击频域分析后会更新显示。
点击频谱类型可以显示不同的频谱图。
本次设计提供了幅频特性分析和相频特性分析。
3.2信号输入
3.2.1选择信号输入
开始使用频谱分析仪时,除了需要设定采样频率和采样点数外,还需要选择信号输入方式,本次设计提供三种输入,分别是:
声卡录音,读取wav文件和信号发生器。
其代码如下(仅以选择声卡输入为例):
functionrecord_Callback(hObject,eventdata,handles)
set(handles.record,'
value'
1);
set(handles.wavfile,'
0);
set(handles.wave,'
h=findobj('
Tag'
'
recordtime'
);
set(h,'
enable'
on'
startrecord'
wavname'
off'
openfile'
inwave'
inamp'
infre'
inpha'
mix'
wavemake'
当选择了一种输入方式之后,另外两种输入方式将不能使用。
3.2.2声卡输入
这里声卡输入是指由麦克风录音得到的声音信号的输入,MATLAB提供了wavrecord函数,该函数能够实现读取麦克风录音信号。
声卡输入的主要代码如下所示[5]:
functionstartrecord_Callback(hObject,eventdata,handles)
Fs=str2double(get(handles.samplefre,'
String'
));
N=str2double(get(handles.recordtime,'
))*Fs;
handles.y=wavrecord(N,Fs,'
double'
handles.inputtype=1;
guidata(hObject,handles);
plot(handles.axes1,handles.y);
ysize=size(handles.y);
set(handles.samplenum,'
num2str(ysize
(1)));
3.2.3读取wav文件
MATLAB提供了wavread函数,该函数能够方便的打开并读取WAV文件中的声音信息。
其代码如下:
functionopenfile_Callback(hObject,eventdata,handles)
[filename,filepath]=uigetfile('
*.wav'
wavfile'
set(handles.wavname,'
string'
filename);
[handles.y,Fs,bit]=wavread(filename);
handles.inputtype=2;
plot(handles.axes1,(1:
length(handles.y))/Fs,handles.y);
set(handles.samplefre,'
Fs);
3.2.4信号发生器输入
MATLAB可以产生标准信号,如sin能够产生正弦波,首先利用get函数获得波形,频率f,幅值a和相位p,然后判断是否有信号叠加,若无叠加,则直接生成信号波形,如有叠加,则进行信号混叠。
functionwavemake_Callback(hObject,eventdata,handles)
N=str2double(get(handles.samplenum,'
x=linspace(0,N/Fs,N);
t=get(handles.inwave,'
Value'
f=str2double(get(handles.infre,'
a=str2double(get(handles.inamp,'
p=str2double(get(handles.inpha,'
switcht
case1
y=a*sin(2*pi*x*f+p);
case2
y=a*sign(sin(2*pi*x*f+p));
case3
y=a*sawtooth(2*pi*x*f+p,0.5);
case4
y=a*sawtooth(2*pi*x*f+p);
case5
y=a*(2*rand(size(x))-1);
end
ifget(handles.mix,'
)==0.0
handles.y=y;
else
handles.y=handles.y+y;
handles.inputtype=3;
xlim([0200]);
3.3时域分析
时域分析直接在时间域内对系统动态过程进行研究的方法。
根据输出量的时域表达式,可以分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能。
该设计中,时域分析包括峰峰值、均值、均方值、方差的计算。
MATLAB提供了mean,std等函数,能够方便地计算均值、方差。
主要设计代码如下:
functionpushbutton3_Callback(hObject,eventdata,handles)
set(handles.VPP,'
(max(handles.y)-min(handles.y)));
set(handles.ave,'
mean(handles.y));
set(handles.RMS,'
mean(handles.y.^2));
set(handles.var,'
std(handles.y)^2);
3.4频域分析
频域分析包括幅值谱、相位谱等的计算,结果以图形显示出来。
频域分析需要作Fourier变换,MATLAB提供了fft函数,能够方便地实现快速Four
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- matlab 频谱 分析