matlab中运用基4FFT方法,输入信号频率2KHz的方波信号得到至少5次的谐波,计算谐波的失真度和谐波的归一化振幅,打印结果,生成结果图
时间: 2024-02-25 16:52:54 浏览: 60
matlab_利用FFT求取一个信号的各次谐波的幅值和相角
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好的,我会尽力回答您的问题。首先,我需要确认一下您的输入信号是什么采样率下的。
假设您的输入信号采样率是8KHz,方波的周期是500us,即方波的周期长度为 4 个采样点。那么,我们可以先生成一个周期的方波信号,代码如下:
```matlab
fs = 8000; % 采样率
T = 1/fs; % 采样时间间隔
f0 = 2000; % 基频频率
N = 4; % 每个周期采样点数
t = 0:T:N*T-T; % 时间序列
x = [ones(1,N/2),-ones(1,N/2)]; % 方波信号
```
接下来,我们可以使用基4FFT方法计算该信号的频谱,代码如下:
```matlab
X = fft(x,4); % 基4FFT
X = X(1:2); % 取前两个频率分量,即基频和第一次谐波
```
通过上述代码,我们得到了基频和第一次谐波的频率分量。接下来,我们可以计算失真度和谐波的归一化振幅。
失真度的计算公式为:
$$THD = \frac{\sqrt{\sum_{i=2}^{n}(X_i)^2}}{X_1} \times 100\%$$
其中,$X_i$ 表示第 $i$ 次谐波的频率分量,$n$ 表示要计算的谐波次数。
谐波的归一化振幅的计算公式为:
$$A_i = \frac{|X_i|}{|X_1|}$$
其中,$|X_i|$ 表示第 $i$ 次谐波的振幅,$|X_1|$ 表示基频的振幅。
将上述公式带入 MATLAB 代码中,得到如下的代码:
```matlab
n = 5; % 要计算的谐波次数
THD = sqrt(sum(abs(X(2:n)).^2))/abs(X(1))*100; % 失真度
Ai = abs(X(2:n))/abs(X(1)); % 谐波归一化振幅
```
最后,我们可以打印出失真度和谐波的归一化振幅,代码如下:
```matlab
fprintf('THD = %.2f%%\n',THD);
fprintf('谐波归一化振幅:\n');
for i = 1:length(Ai)
fprintf('第%d次谐波:%.2f\n',i+1,Ai(i));
end
```
同时,我们也可以将频谱图绘制出来以便观察,代码如下:
```matlab
f = (0:1/4:1-1/4)*fs; % 频率序列
figure;
stem(f(1:3),abs(X),'filled','LineWidth',2,'MarkerSize',10); % 绘制基频和第一次谐波
hold on;
stem(f(3:n+1),abs(X(3:n+1)),'filled','LineWidth',2,'MarkerSize',10); % 绘制后面的谐波
xlabel('频率 (Hz)');
ylabel('振幅');
title('频谱');
legend('基频','第一次谐波','后面的谐波');
```
综合以上代码,我们得到完整的 MATLAB 代码如下:
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