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数字基带信号及其功率谱密度

已有 765 次阅读| 2024-1-5 11:37 |个人分类:信号处理和通信|系统分类:芯片设计

1:数字基带,比如二进制单极性非归零码,实际信号是连续时间的,但放到matlab里处理,都是有采样时间的,要用离散时间的知识,DFT

数字信号处理主要是离散时间,但你知道的知识都是连续时间的,傅里叶级数(周期信号的频谱),傅里叶变换(能量信号的能量谱密度)。

对于周期信号,能量无限,功率有限,所以对特定频率,有特定的功率。但能量信号,能量谱密度是连续的,能量有限,对每个频率上的功率非常低,所以用密度来表示,1Hz频率内的功率,功率也用dB表示。

2:

功率谱密度(PSD,Power Spectral density)的学习记录https://zhuanlan.zhihu.com/p/591395163)

armonyOS_Regular, "Helvetica Neue", "Microsoft YaHei", sans-serif; -webkit-font-smoothing: antialiased; line-height: 28px; overflow: hidden; text-overflow: ellipsis; background-color: rgb(255, 255, 255);">NO.31 十分钟搞定频谱/功率谱/功率谱密度(https://www.bilibili.com/video/BV15V4y1x7ge/?vd_source=fcdc70b93b065dd552e7b845d983c838)


频谱的计算方法固定,计算结果固定;功率谱密度无法精确获得,只能进行谱估计,求解方法不唯一,结果也不唯一

Simulink里的spectrum analyzer只能分析功率谱功率谱密度,不能分析频谱。


image.png

主要理解的是周期图法。相比功率谱,功率谱密度就是再除以采样频率。

matlab里主要使用的是welch法。P.O.韦尔奇提出一种把加窗处理与平均处理结合起来的方法。先把分段的数据乘以窗函数(进行加窗处理),分别计算其周期图,然后进行平均。功率谱估计:BT ,周期图,Bartlett ,AR ,MVDR,APES,MUSIC: https://zhuanlan.zhihu.com/p/132635425


下面这个simulink仿真的例子,Bernoulli Binary Generator里生成1Hz的二进制单极性非归零码(随机信号),Zero-Order Hold里用1ms去采样(采样率就是1KHz,可以再小一点),RBW设置成0.001,连续谱的频率间隔越小越好,但更新点就会更多,1.5*采样率/RBW=1500000。这么多点,仿真时间要设置大于1500s才可以,这里设置成1600s。


Fstart和Fstop经常报错,说你设置的不对(超了频宽),其实就是采样率的一半就可以了。


Type设置成power比设置成power density要大30dB,就是多了10*log(采样率)。

image.pngimage.png


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