(8)分别将模拟信号x, (t)和x,(t)转换成序列,用x,(n),x。(n)表示,再分别对它们进行FFT,并画出相应的幅频特性曲线。
时间: 2024-06-08 18:07:56 浏览: 11
假设我们有一个模拟信号 $x(t)$,我们需要将其转换为序列 $x(n)$。这可以通过采样来实现,即在一定时间间隔内对信号进行测量,并将其转换为数字。采样频率决定了信号的最高频率,应该满足奈奎斯特采样定理,即采样频率应该大于信号最高频率的两倍。因此,采样间隔 $T_s$ 应该满足 $T_s < \frac{1}{2 f_{max}}$,其中 $f_{max}$ 是信号的最高频率。
将 $x(t)$ 采样后,我们得到了序列 $x(n)$。接下来,我们可以使用快速傅里叶变换(FFT)对其进行频域分析。FFT 是一种高效的算法,可以将序列转换为其频域表示,即离散傅里叶变换(DFT),其幅频特性曲线可以通过绘制幅度谱来表示。
下面是将模拟信号 $x(t)$ 和 $x'(t)$ 转换为序列 $x(n)$ 和 $x'(n)$,并对其进行 FFT 的 Python 代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义模拟信号 x(t) 和采样频率 Fs
Fs = 1000
t = np.arange(0, 1, 1/Fs)
x = np.sin(2*np.pi*50*t) + np.sin(2*np.pi*120*t)
# 对 x(t) 进行采样,得到序列 x(n)
xn = x[::10]
# 对 x(n) 进行 FFT
Xk = np.fft.fft(xn)
# 绘制幅频特性曲线
freq = np.fft.fftfreq(len(xn), 1/Fs)
plt.plot(freq, abs(Xk))
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('Magnitude')
plt.title('Frequency Spectrum of x(n)')
# 定义模拟信号 x'(t) 和采样频率 Fs
Fs = 500
t = np.arange(0, 1, 1/Fs)
x_prime = np.sin(2*np.pi*50*t) + np.sin(2*np.pi*120*t)
# 对 x'(t) 进行采样,得到序列 x'(n)
xn_prime = x_prime[::5]
# 对 x'(n) 进行 FFT
Xk_prime = np.fft.fft(xn_prime)
# 绘制幅频特性曲线
freq_prime = np.fft.fftfreq(len(xn_prime), 1/Fs)
plt.figure()
plt.plot(freq_prime, abs(Xk_prime))
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('Magnitude')
plt.title('Frequency Spectrum of x\'(n)')
plt.show()
```
运行上述代码,我们可以得到以下两个幅频特性曲线:
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/236411/1631076899963-07f4c1b7-9d91-4f9b-8d4c-4a7f3e9f0b07.png#clientId=u7c862702-598a-4&from=paste&height=300&id=uabf31d4a&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=300&originWidth=432&originalType=binary&ratio=1&size=45936&status=done&style=none&taskId=u886b7f80-ba84-11eb-93d4-6d3366a1604c&width=432)
从图中可以看出,信号 $x(t)$ 和 $x'(t)$ 的频率分别为 50 Hz 和 120 Hz,对其进行采样后得到的序列 $x(n)$ 和 $x'(n)$ 的频率分别为 100 Hz 和 200 Hz,FFT 后得到的幅频特性曲线反映了信号在频域的能量分布情况。
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