MATLAB实现基于Teager-Kaiser能量算子的信号包络解调与瞬时频率分析系统

资 源 简 介

本项目提供MATLAB实现的Teager-Kaiser能量算子（TKO）算法，专用于非线性信号处理。核心功能包括计算瞬时能量分布、提取非平稳信号包络及瞬时频率估计，适用于振动分析、故障诊断等工程应用场景。

详 情 说 明

基于能量算器的信号包络解调与瞬时频率分析系统

项目介绍

本项目实现了一套基于Teager-Kaiser能量算子（TKO）的MATLAB信号处理系统，专门针对非线性、非平稳信号的分析需求。系统通过先进的能量算子离散化算法，能够有效提取信号的瞬时特征参数，特别适用于调幅-调频（AM-FM）类信号的精确解调与分析。

功能特性

• 瞬时能量分析：精确计算信号在时域上的瞬时能量分布
• 包络提取功能：对非平稳信号进行包络信息提取，保留信号调制特征
• 瞬时频率估计：提供准确的瞬时频率追踪，单位Hz
• 多模态信号处理：支持AM、FM及AM-FM复合调制信号的专门分析
• 可视化分析界面：集成多子图对比展示，直观呈现处理结果
• 智能参数适配：可根据信号特性自动优化分析窗口长度

使用方法

基本调用格式

% 从文件加载信号 [energy, envelope, instant_freq, report] = main('signal_data.mat', fs);

% 直接输入数组信号 [energy, envelope, instant_freq, report] = main(signal_vector, fs, 'AM-FM');

参数说明

• 输入信号：支持.mat文件、txt文本数据或MATLAB数值数组
• 采样频率：标量值，单位Hz，必需参数
• 可选参数：

- 信号类型标识：'AM'、'FM'或'AM-FM' - 分析窗口长度：正整数，默认为自适应长度

输出结果

1. 瞬时能量分布：与输入信号等长的能量序列
2. 信号包络估计：解调得到的包络轨迹
3. 瞬时频率估计：单位Hz的频率变化序列
4. 分析报告：包含统计特征和算法可信度指标
5. 可视化图形：同步生成原始信号、包络和瞬时频率的对比图

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 至少2GB可用内存（处理长信号时推荐4GB以上）

文件说明

主程序文件整合了能量算子算法的核心实现，包含信号预处理、能量分布计算、包络解调运算、瞬时频率估计以及结果可视化等一系列完整功能。该文件通过模块化设计实现了参数有效性验证、自适应算法选择、多维度结果分析和专业图形输出等关键能力，确保对各类非线性信号都能提供准确的分析结果。