matlab计算离散信号cos(n*pi/6)dtft和dft

matlab计算离散信号cos(n*pi/6)dtft和dft

该回答通过自己思路及引用到GPTᴼᴾᴱᴺᴬᴵ搜索,得到内容具体如下:
要计算离散信号cos(n*pi/6)的DTFT和DFT,可以按照以下步骤进行:

1、 定义信号:使用MATLAB的cos函数创建一个离散信号,可以使用以下代码:

   n = 0:99;
   x = cos(n*pi/6);

这将生成一个包含100个样本的离散信号,其中每个样本由cos(n*pi/6)计算而来。

2、 计算DTFT:使用MATLAB的fft函数计算信号的离散时间傅里叶变换(DTFT),可以使用以下代码:

X_dtft = fft(x);

这将生成一个包含100个频率样本的DTFT,其中每个样本由fft计算而来。

3、 绘制DTFT幅度谱:使用MATLAB的abs函数计算DTFT的幅度谱,并使用plot函数绘制幅度谱图,可以使用以下代码:

X_dtft_mag = abs(X_dtft);
f = linspace(0, 2*pi, length(X_dtft_mag));
plot(f, X_dtft_mag);
xlabel('Normalized Frequency (\times\pi rad/sample)');
ylabel('Magnitude');
title('DTFT Magnitude Spectrum');

这将绘制DTFT的幅度谱图。

4、 计算DFT:使用MATLAB的fft函数计算信号的离散傅里叶变换(DFT),可以使用以下代码:

X_dft = fft(x, 16);

这将生成一个包含16个频率样本的DFT,其中每个样本由fft计算而来。

5、 绘制DFT幅度谱:使用MATLAB的abs函数计算DFT的幅度谱,并使用stem函数绘制幅度谱图,可以使用以下代码:

X_dft_mag = abs(X_dft);
n = 0:length(X_dft_mag)-1;
stem(n, X_dft_mag);
xlabel('Frequency (cycles/sample)');
ylabel('Magnitude');
title('DFT Magnitude Spectrum');

这将绘制DFT的幅度谱图。

注意,DTFT和DFT的频率范围和分辨率不同,因此绘制的幅度谱图也会有所不同。DTFT的频率范围是[0, 2π),分辨率为2π/N,其中N为信号的长度。DFT的频率范围是[0, N),分辨率为1。因此,DTFT幅度谱图的横轴是归一化的频率,而DFT幅度谱图的横轴是实际的频率。


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不知道你这个问题是否已经解决, 如果还没有解决的话:
  • 以下回答来自chatgpt:

    计算DTFT

    1. 首先需要定义离散信号 $x(n)$,即 $x(n) = \cos(\frac{n\pi}{6})$,其中 $n \in \mathbb{Z}$
    % 定义离散信号
    n = 0:100; % 假设 n 的范围是 0~100
    x = cos(n*pi/6);
    
    1. 接着,使用 DTFT 的公式计算 $X(\omega)$ $$X(\omega) = \sum\limits_{n=-\infty}^{\infty} x(n)e^{-j\omega n}$$
    % 计算 DTFT
    w = -pi:0.01:pi; % 假设 w 的范围是 -pi~pi
    X = zeros(size(w));
    for k=1:length(w)
        X(k) = sum(x .* exp(-1j * w(k) * n));
    end
    
    1. 最后,绘制 DTFT 的幅度谱和相位谱
    % 绘图
    figure;
    subplot(2,1,1);
    plot(w, abs(X));
    title('Amplitude Spectrum of X(w)');
    xlabel('\omega (radians/sample)');
    ylabel('|X(\omega)|');
    subplot(2,1,2);
    plot(w, angle(X));
    title('Phase Spectrum of X(w)');
    xlabel('\omega (radians/sample)');
    ylabel('\angle X(\omega)');
    

    计算DFT

    1. 同样需要先定义离散信号 $x(n)$
    % 定义离散信号
    n = 0:100; % 假设 n 的范围是 0~100
    x = cos(n*pi/6);
    
    1. 再通过 DFT 公式计算 $X(k)$ $$X(k) = \sum\limits_{n=0}^{N-1} x(n)e^{-j\frac{2\pi}{N}kn},\quad k = 0,1,\ldots,N-1$$
    % 计算 DFT
    N = length(x);
    k = 0:N-1;
    X = zeros(size(k));
    for kk=1:length(k)
        X(kk) = sum(x .* exp(-1j * 2*pi/N * k(kk) * n));
    end
    
    1. 最后,绘制 DFT 的幅度谱和相位谱
    % 绘图
    figure;
    subplot(2,1,1);
    stem(k, abs(X));
    title('Amplitude Spectrum of X(k)');
    xlabel('k');
    ylabel('|X(k)|');
    subplot(2,1,2);
    stem(k, angle(X));
    title('Phase Spectrum of X(k)');
    xlabel('k');
    ylabel('\angle X(k)');
    

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