[实战]调频三角波和锯齿波信号生成（完整C代码）

调频三角波和锯齿波信号生成

不依赖任何第三方库，用C语言生成调频三角波以及锯齿波信号，并使用python进行数据频谱分析，确认C语言实现的正确性。
话不多说，实战开始。

调频三角波和锯齿波信号原理

三角波信号

• 原理：由线性上升段和线性下降段组成，形成三角形周期波形
• 数学表达式：
  ( x(t) = \begin{cases}
  \frac{2A}{T}(t - nT) & \text{上升段} \
  A - \frac{2A}{T}(t - nT - \frac{T}{2}) & \text{下降段}
  \end{cases} )
• 特点：奇次谐波含量丰富，谐波幅度以 ( 1/n^2 ) 衰减

锯齿波信号

• 原理：线性上升后瞬时复位（正向锯齿波）或线性下降后瞬时复位（反向锯齿波）
• 数学表达式：
  ( x(t) = 2A \left( \frac{t}{T} - \text{floor}\left(\frac{t}{T} + \frac{1}{2}\right) \right) )
• 特点：包含所有整数次谐波，幅度以 ( 1/n ) 衰减

常见可配置参数

参数	描述	典型值
振幅	信号峰值幅度	0.1-5.0
频率	基础频率(Hz)	1-10000
采样率	采样点数/秒	44100
时长	信号持续时间(s)	0.1-10
波形类型	0=三角波, 1=锯齿波	0/1
相位偏移	波形起始相位(度)	0-360
直流偏移	信号垂直偏移量	-1.0-1.0
对称度	三角波上升/下降比	0.1-0.9
方向	锯齿波方向(0=下降,1=上升)	0/1

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C语言实现 (wave_generator.c)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

typedef struct {
   
   
    float amplitude;     // 振幅
    float frequency;     // 频率 (Hz)
    float sample_rate;   // 采样率 (Hz)
    float duration;      // 时长 (秒)
    int wave_type;       // 0=三角波, 1=锯齿波
    float phase_offset;  // 相位偏移 (度)
    float dc_offset;     // 直流偏移
    float symmetry;      // 三角波对称度 (0.1-0.9)
    int direction;       // 锯齿波方向 (0=下降,1=上升)
} WaveParams;

void generate_waveform(const char* filename, WaveParams params) {
   
   
    // 计算总采样点数
    int total_samples = (int)(params.duration * params.sample_rate);
    float* buffer = (float*)malloc(total_samples * sizeof(float));
    
    // 相位偏移转换 (度 -> 弧度)
    float phase_rad = params.phase_offset * M_PI / 180.0f;
    
    for (int i = 0; i < total_samples; i++) {
   
   
        float t = i / params.sample_rate;
        float phase = 2 * M_PI * params.frequency * t + phase_rad;
        float value;
        
        if (params.wave_type == 0) {
   
    // 三角波
            float mod_phase = fmod(phase, 2 * M_PI) / (2 * M_PI);
            if (mod_phase < params.symmetry) {
   
   
                value = 2 * mod_phase / params