matlab复数信号_DFT(FFT)结果,采样率,信号频谱的理解

本文介绍了数字信号通过采样得到的频谱特性,探讨了采样率与DFT(FFT)的关系。当采样率低于信号最高频率的两倍时,频谱会出现混叠现象。提高采样率或使用抗混叠滤波器可以避免此问题。DFT结果是周期性的,幅值需除以采样点数得到实际幅值。在MATLAB中,fft()函数返回复数结果,表示幅值需取绝对值并进行归一化。采样率与2π之间的等价关系帮助我们在离散序列和模拟信号频率间转换。

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1、因为周期T1信号可以表示为各级高次不同频率的信号(正余弦或者指数)叠加。

但是,我们通常接触的都是数字信号。数字信号是对原始模拟系统采样而得到的。

2、由于采样后得到信号的频谱,是将原始模拟信号的频谱中,低于fs/2的部分和高于fs/2的频谱混叠在一起,而且呈周期出现。因此我们看到的DFT(FFT是其快速计算方法,含义相同)不一定是真实的频谱。只有在采样率高于模拟信号包含频率的最高频率的两倍,我们看到的才是真实的频谱。这个要求采样率高是容易理解。

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对于上图中,采样率30Hz,而模拟信号f1=10Hz采集的结果,如红色数据。与,模拟信号f2=40hz,采集结果是一样的。当我们只看到AD采集的信号是红色的信号,我们不知道真实的信号是10Hz,还是40Hz的,甚至更高的频率比如f=30*n+10,其中n>1。

因此频率混跌是这样发生的:1、2、3..倍于采样率的信号,采样值是一样的,因此傅里叶频谱看上去也是又回到0频率。高于采样频率的原始信号中的频率,又回到的原点附近,f1-n*fs。其实不是回到了0频率而是叠加到了0频率上,就如同在极坐标中,0度和2

位置一样。后续用Z变换则直接用单位圆表示频谱特性了。
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