信号与系统频域研讨概要(3)

2019-03-16 22:13

d6在时域上的波形0.80.60.40.2x(t)0-0.2-0.4-0.6-0.8012345t/s678910x 104

e6在时域上的波形0.30.20.10x(t)-0.1-0.2-0.3-0.4012345t/s678910x 104

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d6在频域上的波形1.51X(jw)0.50-5000-4000-3000-2000-10000f/Hz10002000300040005000

e6在频域上的波形1.51X(jw)0.50-5000-4000-3000-2000-10000f/Hz10002000300040005000

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【结果分析】

提示:应从以下几方面对结果进行分析:

(1) 你所选择乐器演奏的音阶,其时域波形的包络有何特点?

答:发现振幅呈现整体衰减的趋势,并有小突起,或者衰减为零,两者图像都差不多,看不出来很大区别。

(2) 你所选择乐器演奏的音阶,其频谱有何特点?基波是多少?谐波是多少?

答:从频谱来看,每一个音阶的频率在0~3000Hz左右,而当频率为1500Hz左右时,其幅度可以瞬间升到1左右,频率最高为3500Hz左右。如果仔细看的话,d6达到峰值的频率在1100Hz左右,e6达到峰值的频率在1400Hz左右。 【自主学习内容】fft函数的用法

【阅读文献】

陈后金,胡健,薛健.信号与系统(第二版)[M].北京:清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005.

【发现问题】

(1) 改变音阶的包络,相应音阶听起来会有什么变化?

答:音色,响度发生变化。

(2) 音阶频谱中的谐波分量有什么作用?

答:影响音色

(3) 你所分析的乐器各音阶对应的频率是多少,之间存在什么关系?

答:钢琴各级音阶频率有所不同,通一1、2、3、4、5、6、7在不同调次达到峰值对应频率与调数相关。调越高,达到峰值对应频率越高。

【问题探究】

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【研讨内容】——拓展题 题目3:连续时间信号的抽样

(1) 对带限信号(如Sa(t),Sa2(t)等),确定合适的抽样间隔T,分析x(t)的频谱X(j?)和抽样所得到离散信号x[k]的频谱X(ej?),并将两者进行比较。

(2) 将正弦信号x(t)?sin(2πf0t)按抽样频率fs=8kHz进行1 秒钟抽样,得离散正弦序列x[k]为

x[k]?x(t)t?kT?sin(2πsf0k) fs比较f0=2kHz, 2.2 kHz, 2.4 kHz, 2.6 kHz和 f0=7.2 kHz, 7.4 kHz, 7.6 kHz, 7.8 kHz 两组信号抽样所得离散序列的声音,解释所出现的现象。

(3) 对于许多具有带通特性的信号x(t),举例验证可否不需要满足fsam?2fm? 【知识点】

连续非周期信号的频谱,离散非周期信号的频谱,时域抽样,频域抽样 【温馨提示】

(1) 利用MATLAB提供的函数fft计算抽样所得序列x[k]的频谱。

(2) 利用MATLAB函数 sound(x, fs)播放正弦信号和声音信号。 (3) 可以利用仪器或仿真软件产生具有带通特性的信号。 【题目分析】

(1)一拿到题目我们就遇到了一个问题,正弦信号为什么可以转变为声音,后来经过小组内讨论,大家一致认为正弦信号是一种机械波的模拟,是由振动产生的,因此,可以通过sound函数播放出声音。

(2)要想做到抽样1秒钟,就必须注意k的取值范围,即k的取值范围为0~8000。 (3)用stem函数画出抽样后离散的点。 【仿真程序】

(1)以带限信号Sa(t)为研究对象,x(t)= Sa(t)调用形式为xt=sinc(t);X(错误!未找到引用源。)=错误!未找到引用源。:

w=[-5 -pi -pi pi pi 5]; xw=[0 0 1 1 0 0]; plot(w,xw)

xlabel('w');ylabel('X(jw)') axis([-5 5 -0.5 1.5])

【仿真结果】

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将x(t)按间隔进行T=0.5s,得离散信号x[k]为

x[k]= Sa(2k)

【仿真程序】

k=-100:1:100; f=2;

x=sinc(pi/f*k); stem(k,x)

axis([-*pi 5*pi -1 1]) xlabel('k');ylabel(' x[k]')

【仿真结果】

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