MATLAB信号功率谱密度分析与可视化系统

资 源 简 介

该项目实现信号的单边/双边功率谱密度计算与对比，支持频谱归一化处理、功率单位转换及多种窗函数的频谱分析，通过可视化界面帮助用户快速完成信号频域特性分析。

详 情 说 明

基于MATLAB的信号功率谱密度分析与可视化系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的信号功率谱密度（PSD）分析与可视化工具，实现了信号的单边与双边功率谱密度计算、对比分析与可视化功能。系统采用FFT频谱分析技术，结合窗函数滤波处理和功率谱密度归一化算法，能够对输入的时域信号进行全面的频谱特性分析，为信号处理、通信系统设计和振动分析等领域提供专业的数据分析支持。

功能特性

• 双模式功率谱分析：同时计算单边和双边功率谱密度，支持对比分析
• 灵活的信号处理：支持实数/复数信号的频谱分析，可自定义频谱分析点数
• 多窗函数支持：提供汉宁窗、汉明窗、矩形窗等多种窗函数选择
• 高级频谱处理：包含频谱归一化处理、功率单位转换功能
• 全面的可视化输出：生成双边PSD图、单边PSD图及对比分析叠加图
• 详细统计报表：输出总功率值、峰值频率、3dB带宽等关键参数

使用方法

基本使用流程

1. 准备输入数据：

- 时域信号序列（一维数组） - 采样频率（标量，单位Hz） - 分析参数（窗函数类型、频谱点数、重叠率等）

1. 运行分析程序：

```matlab % 设置信号参数和分析参数后执行主程序 main_analysis();

1. 查看分析结果：

- 双边功率谱密度图（横轴：正负频率，纵轴：功率谱密度） - 单边功率谱密度图（横轴：正频率，纵轴：功率谱密度） - 功率统计报表（总功率值、峰值频率、3dB带宽等） - 对比分析叠加图（单双边频谱叠加显示）

参数配置示例

% 信号参数 signal = your_signal_data; % 输入时域信号 Fs = 1000; % 采样频率1000Hz

% 分析参数 window_type = 'hann'; % 窗函数类型（汉宁窗） nfft = 1024; % FFT点数 overlap_ratio = 0.5; % 重叠率50%

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必需工具箱：Signal Processing Toolbox
• 内存要求：最低4GB RAM（建议8GB以上用于处理大型数据集）
• 磁盘空间：至少100MB可用空间

文件说明

主程序文件集成了系统的核心分析功能，实现了完整的信号功率谱密度分析流程。该文件包含了时域信号的预处理、窗函数应用、快速傅里叶变换计算、功率谱密度估计、单双边频谱转换、结果归一化处理以及多种可视化图形的生成能力。同时提供了详细的统计分析报表输出功能，能够自动计算并显示信号的关键频谱参数，为用户提供全面的频谱特性评估。