谱分析MATLAB实验课

资 源 简 介

谱分析MATLAB实验课

详 情 说 明

在信号处理实验中，谱分析是一个核心内容。由于实际处理的信号往往是无限长的，而计算机只能处理有限长度的数据，因此必须通过"截断"操作来获取有限长度的信号片段。这个截断过程本质上是用一个有限长度的窗函数乘以原始信号，这会带来一系列重要的频谱效应。

从频域角度来看，如果原始信号是频宽有限的（即其频谱能量集中在有限频率范围内），而窗函数的频谱是无限宽的（如矩形窗），那么截断后的信号频谱将不可避免地出现能量扩散现象，这就是所谓的频谱泄露。频谱泄露会导致频率分辨率下降和幅值误差，这是信号处理中需要特别注意的问题。

在MATLAB实验中，我们需要掌握几个关键技术：首先是绘制各种常见窗函数（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等）的形状和幅度响应。通过比较不同窗函数的主瓣宽度和旁瓣衰减特性，可以理解它们各自的适用场景。

其次，我们需要考察窗长度对频谱特性的影响。以矩形窗为例，实验要求分别绘制N=10、20、50、100时的幅频响应，可以直观地看到随着窗长度的增加，主瓣变窄（频率分辨率提高），但旁瓣特性没有本质改善。

最后，以一个具体的周期信号为例，当截断时间长度分别为信号周期的0.9和1.1倍时，比较使用不同窗函数的频谱分析结果。这会生动展示非整数周期截断造成的频谱泄露现象，以及不同窗函数对泄露的抑制效果。通过这个实验，可以深入理解窗函数选择对谱分析精度的影响。