說明：以下資源來源于《數字信號處理的MATLAB實現》萬永革主編

一.調用方法

X=FFT(x)；
X=FFT(x，N)；
x=IFFT(X);
x=IFFT(X,N)

用MATLAB進行譜分析時注意：

（1）函數FFT返回值的數據結構具有對稱性。

例：
N=8;
n=0:N-1;
xn=[4 3 2 6 7 8 9 0];
Xk=fft(xn)

→
Xk =

39.0000?????????? -10.7782 + 6.2929i??????? 0 - 5.0000i?? 4.7782 - 7.7071i?? 5.0000???????????? 4.7782 + 7.7071i??????? 0 + 5.0000i -10.7782 - 6.2929i


Xk與xn的維數相同，共有8個元素。Xk的第一個數對應于直流分量，即頻率值為0。

（2）做FFT分析時，幅值大小與FFT選擇的點數有關，但不影響分析結果。在IFFT時已經做了處理。要得到真實的振幅值的大小，只要將得到的變換后結果乘以2除以N即可。

二.FFT應用舉例

例1：x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t)。采樣頻率fs=100Hz，分別繪制N=128、1024點幅頻圖。

clf;
fs=100;N=128;?? %采樣頻率和數據點數
n=0:N-1;t=n/fs;?? %時間序列
x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t); %信號
y=fft(x,N);??? %對信號進行快速Fourier變換
mag=abs(y);???? %求得Fourier變換后的振幅
f=n*fs/N;??? %頻率序列
subplot(2,2,1),plot(f,mag);?? %繪出隨頻率變化的振幅
xlabel('頻率/Hz');
ylabel('振幅');title('N=128');grid on;
subplot(2,2,2),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)); %繪出Nyquist頻率之前隨頻率變化的振幅
xlabel('頻率/Hz');
ylabel('振幅');title('N=128');grid on;
%對信號采樣數據為1024點的處理
fs=100;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;
x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t); %信號
y=fft(x,N);?? %對信號進行快速Fourier變換
mag=abs(y);?? %求取Fourier變換的振幅
f=n*fs/N;
subplot(2,2,3),plot(f,mag); %繪出隨頻率變化的振幅
xlabel('頻率/Hz');
ylabel('振幅');title('N=1024');grid on;
subplot(2,2,4)
plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)); %繪出Nyquist頻率之前隨頻率變化的振幅
xlabel('頻率/Hz');
ylabel('振幅');title('N=1024');grid on;

運行結果：

fs=100Hz，Nyquist頻率為fs/2=50Hz。整個頻譜圖是以Nyquist頻率為對稱軸的。并且可以明顯識別出信號中含有兩種頻率成分：15Hz和40Hz。由此可以知道FFT變換數據的對稱性。因此用FFT對信號做譜分析，只需考察0~Nyquist頻率范圍內的福頻特性。若沒有給出采樣頻率和采樣間隔，則分析通常對歸一化頻率0~1進行。另外，振幅的大小與所用采樣點數有關，采用128點和1024點的相同頻率的振幅是有不同的表現值，但在同一幅圖中，40Hz與15Hz振動幅值之比均為4：1，與真實振幅0.5：2是一致的。為了與真實振幅對應，需要將變換后結果乘以2除以N。

例2：x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t),fs=100Hz,繪制：
（1）數據個數N=32，FFT所用的采樣點數NFFT=32；
（2）N=32，NFFT=128；
（3）N=136，NFFT=128；
（4）N=136，NFFT=512。

clf;fs=100; %采樣頻率
Ndata=32; %數據長度
N=32; %FFT的數據長度
n=0:Ndata-1;t=n/fs;?? %數據對應的時間序列
x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t);?? %時間域信號
y=fft(x,N);?? %信號的Fourier變換
mag=abs(y);??? %求取振幅
f=(0:N-1)*fs/N; %真實頻率
subplot(2,2,1),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)*2/N); %繪出Nyquist頻率之前的振幅
xlabel('頻率/Hz');ylabel('振幅');
title('Ndata=32 Nfft=32');grid on;

Ndata=32;?? %數據個數
N=128;???? %FFT采用的數據長度
n=0:Ndata-1;t=n/fs;?? %時間序列
x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t);
y=fft(x,N);
mag=abs(y);
f=(0:N-1)*fs/N; %真實頻率
subplot(2,2,2),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)*2/N); %繪出Nyquist頻率之前的振幅
xlabel('頻率/Hz');ylabel('振幅');
title('Ndata=32 Nfft=128');grid on;

Ndata=136;?? %數據個數
N=128;???? %FFT采用的數據個數
n=0:Ndata-1;t=n/fs; %時間序列
x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t);
y=fft(x,N);
mag=abs(y);
f=(0:N-1)*fs/N;?? %真實頻率
subplot(2,2,3),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)*2/N); %繪出Nyquist頻率之前的振幅
xlabel('頻率/Hz');ylabel('振幅');
title('Ndata=136 Nfft=128');grid on;

Ndata=136;??? %數據個數
N=512;??? %FFT所用的數據個數
n=0:Ndata-1;t=n/fs; %時間序列
x=0.5*sin(2*pi*15*t)+2*sin(2*pi*40*t);
y=fft(x,N);
mag=abs(y);
f=(0:N-1)*fs/N;?? %真實頻率
subplot(2,2,4),plot(f(1:N/2),mag(1:N/2)*2/N); %繪出Nyquist頻率之前的振幅
xlabel('頻率/Hz');ylabel('振幅');
title('Ndata=136 Nfft=512');grid on;

結論：
（1）當數據個數和FFT采用的數據個數均為32時，頻率分辨率較低，但沒有由于添零而導致的其他頻率成分。
（2）由于在時間域內信號加零，致使振幅譜中出現很多其他成分，這是加零造成的。其振幅由于加了多個零而明顯減小。
（3）FFT程序將數據截斷，這時分辨率較高。
（4）也是在數據的末尾補零，但由于含有信號的數據個數足夠多，FFT振幅譜也基本不受影響。

???? 對信號進行頻譜分析時，數據樣本應有足夠的長度，一般FFT程序中所用數據點數與原含有信號數據點數相同，這樣的頻譜圖具有較高的質量，可減小因補零或截斷而產生的影響。

例3：x=cos(2*pi*0.24*n)+cos(2*pi*0.26*n)

（1）數據點過少，幾乎無法看出有關信號頻譜的詳細信息；
（2）中間的圖是將x(n)補90個零，幅度頻譜的數據相當密，稱為高密度頻譜圖。但從圖中很難看出信號的頻譜成分。
（3）信號的有效數據很長，可以清楚地看出信號的頻率成分，一個是0.24Hz，一個是0.26Hz，稱為高分辨率頻譜。
??????? 可見，采樣數據過少，運用FFT變換不能分辨出其中的頻率成分。添加零后可增加頻譜中的數據個數，譜的密度增高了，但仍不能分辨其中的頻率成分，即譜的分辨率沒有提高。只有數據點數足夠多時才能分辨其中的頻率成分。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MATLAB中FFT使用方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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