Исследование спектрального и корреляционного анализа сигналов на основе дискретного преобразования Фурье
Исследование спектральной утечки, разрешения по частоте и интерполяции при анализе амплитудного и фазового спектра сигналов. Анализ амплитудно-фазовых спектров гармонических сигналов в шумах. Анализ спектров случайных сигналов методом периодограмм.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2016 |
| Размер файла | 3,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Сибирский федеральный университет"
Институт ИФиРЭ
Кафедра Радиотехники
Лабораторная работа
Исследование спектрального и корреляционного анализа сигналов на основе дискретного преобразования Фурье
Преподаватель Глинченко. А.С.
Студент Грибанов В.И.
Красноярск 2015
Содержание
- Введение
- Задание 1. Исследование спектральной утечки, разрешения по частоте и интерполяции при анализе амплитудного и фазового спектра сигналов
- Задание 2. Анализ амплитудно-фазовых спектров гармонических сигналов в шумах
- Задание 3. Анализ спектров случайных сигналов методом периодограмм
- Вывод
Введение
Цель работы: практическое изучение и освоение методов и программных средств спектрально-корреляционного анализа сигналов, основанного на дискретном (быстром) преобразовании Фурье (ДПФ-БПФ).
Задание 1. Исследование спектральной утечки, разрешения по частоте и интерполяции при анализе амплитудного и фазового спектра сигналов
Таблица 1 - Исходные данные
|
fc1, Гц |
fc2, Гц |
fз 1, Гц |
fз 2, Гц |
ап, дБ |
аз, дБ |
|
|
620 |
700 |
580 |
740 |
1 |
40 |
Рисунок 1 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 128)
Рисунок 2 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 1280)
Рисунок 3 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 128)
Рисунок 4 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 1280)
Далее необходимо изменить значение частоты тестового сигнала, установив его равным
и повторить предыдущие рисунки.
Рисунок 5 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 128)
Рисунок 6 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 1280)
Рисунок 7 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 128)
Рисунок 8 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 1280)
С помощью генератора многочастотного сигнала синтезировать тестовый полигармонический сигнал с частотами и начальными фазами гармоник
, = 600;
, = 300;
, = 900,
амплитудой 1 В, которые нужно разрешить раздельно.
Рисунок 9 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна - 128)
Рисунок 10 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна -256)
Рисунок 11 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна - 128)
Рисунок 12 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна - 256)
Задание 2. Анализ амплитудно-фазовых спектров гармонических сигналов в шумах
Рисунок 13 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна - 128, Число усредняемых окон - 1)
Рисунок 14 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна - 128, Число усредняемых окон - 32)
Рисунок 15 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 1280, Ширина окна - 128, Число усредняемых окон - 1)
Рисунок 16 - Спектр сигнала (ВФ - Хэмминга, Число точек ДПФ - 1280, ширина окна - 128, Число усредняемых окон - 32)
Рисунок 16 - Спектр сигнала (ВФ - Прямоугольная, Число точек ДПФ - 4096, Ширина окна - 4096, Число усредняемых окон - 1)
Задание 3. Анализ спектров случайных сигналов методом периодограмм
спектральный частота интерполяция периодограмма
Рисунок 17 - Весовая функция Ханна
Рисунок 18 - Частотная характеристика (по ИХ)
Рисунок 19 - Импульсная характеристика
Измерить СПМ гармонического сигнала с наложенным шумом на входе и выходе НФ (в точках 5 и 6) методом периодограмм Уэлча при следующих параметрах АС:
весовая функция - прямоугольная;
весовая функция - Хэмминга;
ширина окна анализа и число точек ДПФ N1 = 256; N = 1280;
число усредняемых окон L = 32, начало окна Nн =767.
Рисунок 20 - СПМ в точке 5 прямоугольная ВФ
Рисунок 21 - СПМ в точке 6 прямоугольная ВФ
Рисунок 22 - СПМ в точке 5 ВФ Хэммминга
Рисунок 23 - СПМ в точке 6 ВФ Хэмминга
Измерили ВСПМ сигнала с наложенным шумом между входом и выходом НФ (точки 5, 6) методом периодограмм Уэлча:
Рисунок 24 - ВСПМ в точках 5-6 прямоугольная ВФ
Рисунок 25 - ВСПМ в точках 5-6 ВФ Хэмминга
Установили амплитуду гармонического сигнала равной нулю. Измерить СПМ шума на входе и выходе НФ (в точках 5 и 6) методом периодограмм Уэлча:
Рисунок 26 - СПМ шума в точке 5 прямоугольная ВФ
Рисунок 27 - СПМ шума в точке 5 ВФ Хэмминга
Рисунок 28 - СПМ шума в точке 6 прямоугольная ВФ
Рисунок 29 - СПМ шума в точке 6 ВФ Хэмминга
Измерить ВСПМ шума между входом и выходом НФ (точки 5, 6) методом периодограмм Уэлча:
Рисунок 30 - ВСПМ в точках 5-6 прямоугольная ВФ
Рисунок 31 - ВСПМ в точках 5-6 ВФ Хэмминга
В режиме "ЧХ фильтра" при тестовом сигнале типа белый шум измерили АЧХ и ФЧХ НФ по ВСПМ выходного и входного сигналов НФ и СПМ входного сигнала, которые вычисляются методом периодограмм Уэлча. Параметры анализатора: ВФ Хэмминга; N1 = 1280; N = 1280; L = 32; Nн =767.
Рисунок 32 - ЧХ по методу периодограмм
Рисунок 33 - АЧХ по методу периодограмм
Рисунок 34 - АЧХ по методу периодограмм
Вывод
Были получены практические знания в изучение методов при помощи программных средств спектрально-корреляционного анализа
Сигналов, основанного на дискретном преобразовании Фурье. Довелось получить спектр сигнала разными ВФ с шумами и без, спектр полигармонического сигнала. Была получена ИХ и АЧХ фильтра. Так же получены СПМ и ВСПМ на входе и выходе фильтра.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сигнал - материальный носитель информации и физический процесс в природе. Уровень, значение и время как основные параметры сигналов. Связь между сигналом и их спектром посредством преобразования Фурье. Радиочастотные и цифровые анализаторы сигналов.
реферат [118,9 K], добавлен 24.04.2011Характеристика видов и цифровых методов измерений. Анализ спектра сигналов с использованием оконных функций. Выбор оконных функций при цифровой обработке сигналов. Исследование спектра сигналов различной формы с помощью цифрового анализатора LESO4.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 03.05.2018Использование спектра в представлении звуков, радио и телевещании, в физике света, в обработке любых сигналов независимо от физической природы их возникновения. Спектральный анализ, основанный на классических рядах Фурье. Примеры периодических сигналов.
курсовая работа [385,8 K], добавлен 10.01.2017Исследование математических методов анализа сигналов с помощью преобразований Фурье и их связь. Соотношение Парсеваля, которое выполняется для вещественной, частотно-ограниченной функции f(t), интегрируемой на интервале, соответствующем одному периоду.
контрольная работа [903,7 K], добавлен 16.07.2016Спектральные характеристики периодических и непериодических сигналов. Свойства преобразования Фурье. Аналитический расчёт спектра сигнала и его энергии. Разработка программы в среде Borland C++ Bulder 6.0 для подсчета и графического отображения сигнала.
курсовая работа [813,6 K], добавлен 15.11.2012Изучение основ построения математических моделей сигналов с использованием программного пакета MathCad. Исследование моделей гармонических, периодических и импульсных радиотехнических сигналов, а также сигналов с амплитудной и частотной модуляцией.
отчет по практике [727,6 K], добавлен 19.12.2015Расчет спектральной плотности экспоненциального импульса цифрового устройства с помощью формулы прямого преобразования Фурье. Построение АЧХ и ФЧХ спектральной плотности. Построение амплитудного спектра периодического дискретизированного сигнала.
контрольная работа [197,1 K], добавлен 23.04.2014Расчет спектра сигнала через ряд Фурье. Диапазон частот, в пределах которого заключена часть энергии колебания. Восстановленный сигнал из гармоник. Алгоритм восстановления и дискретные значения времени. Изучение спектрального представления сигналов.
лабораторная работа [356,3 K], добавлен 18.05.2019Методы спектрального и корреляционного анализа сигналов и радиотехнических цепей. Расчет и графическое отображение характеристик непериодических и периодических видеосигналов и заданной цепи. Анализ сигналов на выходе заданной радиотехнической цепи.
курсовая работа [765,7 K], добавлен 10.05.2018Построение графиков амплитудного и фазового спектров периодического сигнала. Расчет рекурсивного цифрового фильтра, цифрового спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье. Оценка спектральной плотности мощности входного и выходного сигнала.
контрольная работа [434,7 K], добавлен 10.05.2013Обзор особенностей речевых сигналов, спектрального анализа и способов его применения при обработке цифровых речевых сигналов. Рассмотрение встроенных функций и расширений Matlab по спектральному анализу. Реализация спектрального анализа в среде Matlab.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 25.05.2015Расчет временных и спектральных моделей сигналов с нелинейной модуляцией, применяемых в радиолокации и радионавигации. Анализ корреляционных и спектральных характеристик детерминированных сигналов (автокорреляционных функций, энергетических спектров).
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.02.2013Исследование принципов разработки генератора аналоговых сигналов. Анализ способов перебора адресов памяти генератора аналоговых сигналов. Цифровая генерация аналоговых сигналов. Проектирование накапливающего сумматора для генератора аналоговых сигналов.
курсовая работа [513,0 K], добавлен 18.06.2013Векторное представление сигнала. Структурная схема универсального квадратурного модулятора. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой. Наложение и спектры дискретных сигналов. Фильтр защиты от наложения спектров. Расчет частоты дискретизации.
курсовая работа [808,3 K], добавлен 19.04.2015Временные функции, частотные характеристики и энергия сигналов. Граничные частоты спектров сигналов. Технические характеристики аналого-цифрового преобразователя. Информационная характеристика канала и расчёт вероятности ошибки оптимального демодулятора.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.11.2011Понятие, сущность, размерность, виды, классификация, особенности преобразования и спектральное представление сигналов, их математическое описание и модели. Общая характеристика и графическое изображение аналогового, дискретного и цифрового сигналов.
реферат [605,8 K], добавлен 29.04.2010Особенности методики применения математического аппарата рядов Фурье и преобразований Фурье для определения спектральных характеристик сигналов. Исследование характеристик периодических видео- и радиоимпульсов, радиосигналов с различными видами модуляции.
контрольная работа [491,1 K], добавлен 23.02.2014Определение спектров тригонометрического и комплексного ряда Фурье, спектральной плотности сигнала. Анализ прохождения сигнала через усилитель. Определение корреляционной функции. Алгоритм цифровой обработки сигнала. Исследование случайного процесса.
контрольная работа [272,5 K], добавлен 28.04.2015Расчет спектральной плотности непериодических сигналов. Спектральный анализ непериодических сигналов. Определение ширины спектра по заданному уровню энергии. Расчет автокорреляционной функции сигнала и корреляционных функций импульсных видеосигналов.
контрольная работа [96,4 K], добавлен 29.06.2010Временные функции сигналов, частотные характеристики. Граничные частоты спектров сигналов, определение кодовой последовательности. Характеристики модулированного сигнала. Расчет информационных характеристик канала, вероятности ошибки демодулятора.
курсовая работа [594,5 K], добавлен 28.01.2013
