第7章频谱分析Spectralanalysis

频谱分析“频谱分析是一种将复杂信号分解为较简单信号的技术。许多物理信号均可以表示为许多不同频率简单信号的和，找出一个信号在不同频率下的信息（如振幅、功率、强度或相位等）的做法即为频谱分析。频谱分析的目的是把复杂的时间历程波形，经过傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量来研究，以获得信号的频率结构以及各谐波和相位信息。在本部分中，将介绍基于MWORKS的频谱分析实例，包括频谱估计、子空间方法、加窗法三部分。

频谱分析函数名简介cpsd互功率谱密度findpeaks查找局部极大值tfestimate传递函数估计db将能量或功率测量值转换为分贝db2mag将分贝(dB)转换为幅度频谱估计频谱估计包含功率谱、相干性、窗口等，信号处理工具箱提供一系列频谱分析函数用于表征信号的频率成分，其中部分MWORKS函数如下表所示。

频谱分析例：使用FFT获得功率频谱密度估计此示例说明如何使用periodogram和fft函数获得非参数化功率谱密度(PSD)估计。对于一个采样率为1kHz的偶数长度信号，分别使用fft和periodogram获得其周期图，比较二者的结果。图3-48非参数化功率谱密度估计(fft)图3-49非参数化功率谱密度估计(periodogram)

频谱分析加窗法在MWORKS.Syslab中点击APP选项卡，选择WindowDesigner，打开窗设计器应用程序。该程序能够设计和分析频谱窗，例如显示一个或多个窗的时域和频域表示。使用窗设计器设计指定长度为128的Bohman窗，并将其导出至Syslab工作区，如右图所示。图3-50Bohman窗

频谱分析例：切比雪夫窗切比雪夫窗是一种在数字信号处理中使用的窗口函数。它是基于切比雪夫多项式设计的，用于减少谱泄露和频谱的主瓣宽度，同时控制旁瓣水平。生成并显示一个50点切比雪夫窗口，旁瓣衰减为40dB。chebyshevT(n,x)表示点x处的第一类第n次Chebyshev多项式。图3-5150点切比雪夫窗口

频谱分析例：切比雪夫窗fvtool函数可用于显示和分析滤波器的响应、系数和其他信息。通过fvtool函数可以查看：幅值响应、相位响应、群延迟、阶跃响应、零极点图、滤波系数、滤波信息等。在新窗口中打开滤波器可视化工具，并显示滤波器系数，如右图所示。图3-52滤波器幅频响应