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FFT(快速傅里叶变换)是信号处理中分析波形频谱特性的核心工具。对于三角波、正弦波和方波这三种典型信号,FFT能够揭示它们各自的频域特征。
正弦波的FFT结果最为简单,理论上应该只在基波频率处出现单一谱线。但在实际分析中,由于采样和计算精度的限制,可能会出现微小的谐波成分。
方波的FFT频谱则包含丰富的奇次谐波,幅度随谐波次数递减。这种特性反映了方波由多个正弦波叠加而成的本质。通过FFT可以清晰地观察到3次、5次等谐波分量。
三角波的频谱也是由奇次谐波组成,但幅度衰减更快(与谐波次数的平方成反比)。相比方波,三角波的高频成分更少,这与其平滑的波形特征相符。
采样点数和采样频率的选择对频谱分析至关重要:采样频率必须满足奈奎斯特准则(大于信号最高频率的两倍),否则会出现混叠;而采样点数则决定了频率分辨率,点数越多,分辨率越高。
在Matlab实现中,合理设置这些参数可以获得准确的频谱分析结果,帮助工程师深入了解各类波形的频域特性。