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Matlab实例频谱、功率谱和功率谱密度计算详解

本实例以⾼斯信号为例，计算幅度谱、相位谱、双边功率谱、双边功率谱密度、单边功率谱、单边功率谱密度。⾼斯信号的半波全宽FWHM=50ps，中⼼点位于2.5ns处。

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部分MATLAB程序代码：

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%作者：yoyoba

%Email：**************

%================

clc;

clear;

FWHM=50e-12;

%⾼斯信号FWHM宽度，为50ps

time_window=100*FWHM;

%⾼斯信号的采样窗⼝宽度，该值决定了傅⾥叶变换后的频率分辨率

Ns=2048;

%采样点

dt=time_window/(Ns-1);

%采样时间间隔

t=0:dt:time_window;

%采样时间

gauss_time=exp(-0.5*(2*sqrt(2*log(2))*(t-2.5e-9)/FWHM).^2);

%⾼斯脉冲，中⼼位于2.5ns处。

plot(t*1e+9,gauss_time,'linewidth',2.5);

xlabel('Time/ns');

ylabel('Amplitude/V');

title('Gauss pulse');

%================

%以下计算双边谱、双边功率谱、双边功率谱密度

%================

gauss_spec=fftshift(fft(ifftshift(gauss_time)));

%傅⾥叶变换，并且进⾏fftshift移位操作。

gauss_spec=gauss_spec/Ns;

%求实际的幅度值；

df=1/time_window;

%频率分辨率

k=floor(-(Ns-1)/2:(Ns-1)/2),

double_f=k*df;

%双边频谱对应的频点

figure;%幅度谱

plot(double_f*1e-9,abs(gauss_spec),'linewidth',2.5);

xlabel('Frequency/GHz');

钨精矿ylabel('Amplitude/V');

title('double Amplitude spectrum');

figure;%相位谱

plot(double_f*1e-9,angle(gauss_spec),'linewidth',2.5);

xlabel('Frequency/GHz');

ylabel('Phase/rad');

title('double Phase spectrum');

figure;%功率谱

double_power_spec_W=abs(gauss_spec).^2;

%双边功率谱，单位W;

double_power_spec_mW=double_power_spec_W*1e+3;

%双边功率谱，单位mW;

double_power_spec_dBm=10*log10(double_power_spec_mW);

%双边功率谱，单位dBm;

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plot(double_f*1e-9,double_power_spec_dBm,'linewidth',2.5); xlabel('Frequency/GHz');

ylabel('Power/dBm');

title('double Power spectrum');

figure;%功率谱密度

double_power_specD_W=abs(gauss_spec).^2/(df);

%双边功率谱密度，单位W/Hz

double_power_specD_mW=double_power_specD_W*1e+3;

%双边功率谱密度，单位mW/Hz

double_power_specD_dBm=10*log10(double_power_specD_mW); %双边功率谱密度，单位dBm/Hz

plot(double_f*1e-9,double_power_specD_dBm,'linewidth',2.5); xlabel('Frequency/GHz');

ylabel('Power/(dBm/Hz)');

title('double power spectrum Density');

%================

素女妙论%以下计算单边谱、单边功率谱及单边功率谱密度

%================

gauss_spec=fft(ifftshift(gauss_time));

%计算单边谱⽆需fftshift

gauss_spec=gauss_spec/Ns;

%计算真实的幅度值

single_gauss_spec=gauss_spec(1:floor(Ns/2));

左连生single_f=(0:floor(Ns/2)-1)*df;

figure;%幅度谱

plot(single_f*1e-9,abs(single_gauss_spec),'linewidth',2.5);

xlabel('Frequency/GHz');

abl

ylabel('Amplitude/V');

title('single Amplitude spectrum');

figure;%相位谱

plot(single_f*1e-9,angle(single_gauss_spec),'linewidth',2.5); xlabel('Frequency/GHz');

ylabel('Phase/rad');

title('single Phase spectrum');

figure;%功率谱

double_power_spec_W=abs(gauss_spec).^2;

single_power_spec_W=2*double_power_spec_W(1:floor(Ns/2)); %单边功率谱，单位W

...........

plot(single_f*1e-9,single_power_specD_mW,'linewidth',2.5); xlabel('Frequency/GHz');

ylabel('Power/(dBm/Hz)');

title('single power spectrum density');

运⾏结果部分展⽰：

本文发布于:2024-09-22 16:51:30，感谢您对本站的认可！

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标签：功率双边密度部分

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