第一篇：典型序列頻譜分析

第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求........................................................1 1．1對(duì)于三種典型序列------單位采樣序列、實(shí)指數(shù)序列、矩形序列..............1 1.2自行設(shè)計(jì)一個(gè)周期序列...................................................1 第2 章 原理及過程...........................................................2 1設(shè)計(jì)原理.................................................................2 第3 章 設(shè)計(jì)內(nèi)容.............................................................4 1.1單位采樣序列...........................................................4 1.1.1時(shí)域波形.................................................................4 1.2傅里葉變換.............................................................4 1.3幅度譜及相位譜.........................................................5 1.4頻移...................................................................6 1.5時(shí)移...................................................................7 2.1時(shí)域圖形...............................................................7 2.2傅里葉變換.............................................................8 2.3幅度譜與相位譜.........................................................9 2.4頻移..................................................................10 2.5時(shí)移..................................................................10 3.1時(shí)域圖形..............................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2傅里葉變換............................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3幅度譜與相位譜........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4時(shí)移..................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5頻移..................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1幅度特性曲線..........................................................11 4.4周期序列的DFS........................................................12 4.5傅里葉變換............................................................12 第4章 心得與體會(huì)..........................................................13 參考文獻(xiàn)...................................................................14

第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

1．1對(duì)于三種典型序列------單位采樣序列、實(shí)指數(shù)序列、矩形序列

要求：（1）畫出以上序列的時(shí)域波形圖；（2）求出以上序列的傅里葉變換；（3）畫出以上序列的幅度譜及相位譜，并對(duì)相關(guān)結(jié)果予以理論分析；（4）對(duì)以上序列分別進(jìn)行時(shí)移，畫出時(shí)移后序列的頻譜圖，驗(yàn)證傅里葉變換的時(shí)移性質(zhì)；（5）對(duì)以上序列的頻譜分別進(jìn)行頻移，求出頻移后頻譜所對(duì)應(yīng)的序列，并畫出序列的時(shí)域波形圖，驗(yàn)證傅里葉變換的頻移性質(zhì)。

1.2自行設(shè)計(jì)一個(gè)周期序列

要求：（1）畫出周期序列的時(shí)域波形圖；（2）求周期序列的DFS，并畫出幅度特性曲線；（3）求周期序列的FT，并畫出幅頻特性曲線；（4）比較DFS和FT的結(jié)果，從中可以得出什么結(jié)論。

第2 章

原理及過程

1設(shè)計(jì)原理

運(yùn)用Matlab及相關(guān)軟件，對(duì)三種典型序列進(jìn)行頻譜分析，得到并驗(yàn)證相應(yīng)的結(jié)果。

MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連

[1]

接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。

利用傅里葉變換的方法對(duì)振動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行分解，并按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，進(jìn)而在頻率域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行研究和處理的一種過程，稱為頻譜分析。

將信號(hào)在時(shí)間域中的波形轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率域的頻譜，進(jìn)而可以對(duì)信號(hào)的信息作定量解釋。

對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，是對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，得到其振幅譜與相位譜。分析軟件主要為Matlab。

對(duì)于信號(hào)來說，分模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)。進(jìn)行頻譜分析時(shí)，對(duì)于模擬信號(hào)來說，首先對(duì)其進(jìn)行抽樣，使其離散化，然后利用離散傅里葉變換（DFT）或者快速傅里葉變換（FFT），然后對(duì)其幅度（ABS）和相位（ANGLE）的圖像進(jìn)行分析，而對(duì)于數(shù)字信號(hào)來說，則可直接進(jìn)行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換

第3 章 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1單位采樣序列

1.1.1時(shí)域波形

程序：

n=-5:10;y=[zeros(1,5),1,zeros(1,10)];stem(n,y)axis([-5,10,0,2]);title('單位取樣序列')

圖1 1.2傅里葉變換

程序： clear clc %% 輸入信號(hào)

n=-5:10;%時(shí)域信號(hào)的時(shí)間范圍

x=[zeros(1,5),1,zeros(1,10)];%時(shí)域信號(hào)x w=[0:1e-2:2];%想要觀察的頻率范圍 %% 預(yù)定義 y=w;

a=w;j=sqrt(-1);%先定義變量維度，提高運(yùn)算速度 %% 計(jì)算頻點(diǎn) for i=1:length(w)f=trapz(n,x.*exp(-j*w(i)*n));y(i)=abs(f);a(i)=angle(f);end %% 輸出 subplot(3,1,1), plot(n,x)subplot(3,1,2), plot(w,y)subplot(3,1,3), plot(w,a)

圖2 1.3幅度譜及相位譜

n=1:50;% 定義序列的長(zhǎng)度是50 x=zeros(1,50);% 注意：MATLAB 中數(shù)組下標(biāo)從1 開始 x(1)=1;close all;subplot(3,1,1);stem(x);title('單位沖擊信號(hào)序列');k=-25:25;X=x*(exp(-j*pi/12.5)).^(n'*k);magX=abs(X);% 繪制x(n)的幅度譜

subplot(3,1,2);stem(magX);title('單位沖擊信號(hào)的幅度譜');angX=angle(X);% 繪制x(n)的相位譜

subplot(3,1,3);stem(angX);title('單位沖擊信號(hào)的相位譜');5

圖3 1.4頻移

程序：

fs=256;N=256;%采樣頻率和數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) n=0:N-1;t=n/fs;%時(shí)間序列 f=20;%定義信號(hào)中心頻率(hz)x=[zeros(1,5),1,zeros(1,10)];%信號(hào)

%程序區(qū)

y1=fft(x,N);%對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速Fourier變換 y2=fftshift(y1);mag2=abs(y2);

f1=n*fs/N;%頻率序列

f2=n*fs/N-fs/2;%shift后頻率序列

subplot(4,1,1),plot(f2,mag2,'r');%繪出隨頻率變化的振幅

圖4

1.5時(shí)移

程序N=50;n=0:N-1;M=20;xn=[1 zeros(1,N)];nm=mod((n-M),N);xm=xn(nm+1);subplot(3,1,1),stem(xm);title('|X(k)|');k=-25:25;X=x*(exp(-j*pi/25)).^((nm)'*k);magX=abs(X);% 繪制x(m)的幅度譜

subplot(3,1,2);stem(magX);title('矩形序列的幅度譜');angX=angle(X);% 繪制x(m)的相位譜

subplot(3,1,3);stem(angX);title('矩形序列相位譜');

圖5

2.1時(shí)域圖形

程序： n=-5:10;y=[zeros(1,5),ones(1,5),zeros(1,6)];

plot(n,y)stem(n,y)axis([-5,10,0,2]);title('矩形序列');

圖6 2.2傅里葉變換

程序： clear clc %% 輸入信號(hào)

n=-5:10;%時(shí)域信號(hào)的時(shí)間范圍

x=[zeros(1,5),1,zeros(1,10)];%時(shí)域信號(hào)x w=[0:1e-2:2];%想要觀察的頻率范圍 %% 預(yù)定義 y=w;a=w;j=sqrt(-1);%先定義變量維度，提高運(yùn)算速度 %% 計(jì)算頻點(diǎn) for i=1:length(w)f=trapz(n,x.*exp(-j*w(i)*n));y(i)=abs(f);a(i)=angle(f);end %% 輸出 subplot(3,1,1), plot(n,x)subplot(3,1,2), plot(w,y)subplot(3,1,3)，plot(w,a)圖7 2.3幅度譜與相位譜

程序： n=1:50;x=sign(sign(10-n)+1);close all;subplot(3,1,1);stem(x);title('矩形信號(hào)序列');k=-25:25;X=x*(exp(-j*pi/25)).^(n'*k);magX=abs(X);% 繪制x(n)的幅度譜

subplot(3,1,2);stem(magX);title('矩形序列的幅度譜');angX=angle(X);% 繪制x(n)的相位譜

subplot(3,1,3);stem(angX);title('矩形序列相位譜');

圖8 2.4頻移

程序：

fs=256;N=256;%采樣頻率和數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) n=0:N-1;t=n/fs;%時(shí)間序列 f=20;%定義信號(hào)中心頻率(hz)x=[zeros(1,5),ones(1,5),zeros(1,6)];%信號(hào) %程序區(qū)

y1=fft(x,N);%對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速Fourier變換 y2=fftshift(y1);mag2=abs(y2);f1=n*fs/N;%頻率序列

f2=n*fs/N-fs/2;%shift后頻率序列

subplot(4,1,1),plot(f2,mag2,'r');%繪出隨頻率變化的振幅

圖9 2.5時(shí)移

程序： N=50;n=0:N-1;M=20;xn=sign(sign(10-n)+1);nm=mod((n-M),N);xm=xn(nm+1);subplot(3,1,1),stem(xm);title('|X(k)|');k=-25:25;X=x*(exp(-j*pi/25)).^((nm)'*k);magX=abs(X);% 繪制x(m)的幅度譜

subplot(3,1,2);stem(magX);title('矩形序列的幅度譜');

angX=angle(X);% 繪制x(m)的相位譜

subplot(3,1,3);stem(angX);title('矩形序列相位譜');

圖10 4.1幅度特性曲線

程序：

n=1:50;% 定義序列的長(zhǎng)度是50 close all;subplot(3,1,1);stem(x);title('單位沖擊信號(hào)序列');k=-25:25;X=x*(exp(-j*pi/12.5)).^(n'*k);magX=abs(X);% 繪制x(n)的幅度譜

subplot(3,1,2);stem(magX);title('單位沖擊信號(hào)的幅度譜');angX=angle(X);% 繪制x(n)的相位譜

subplot(3,1,3);stem(angX);title('單位沖擊信號(hào)的相位譜');

x=sin(pi*n);% 注意：MATLAB 中數(shù)組下標(biāo)從1 開始

圖15 4.4周期序列的DFS 程序： n=0:9;k=[0:1:9];x=sin(5*pi*n);WN=exp(-j*2*pi/9);nk=n'*k;WNnk=WN.^nk;Xk=x*WNnk;xlabel('Xk')

4.5傅里葉變換

程序：

fs=100;%設(shè)定采樣頻率 N=128;n=0:N-1;t=n/fs;%設(shè)定正弦信號(hào)頻率 %生成正弦信號(hào) x=sin(pi *t);figure(1);subplot(231);plot(t,x);%作正弦信號(hào)的時(shí)域波形 xlabel('t');ylabel('y');title('正弦信號(hào)y=2*pi*10t時(shí)域波形');grid;%進(jìn)行FFT變換并做頻譜圖 y=fft(x,N);%進(jìn)行fft變換 mag=abs(y);%求幅值

f=(0:length(y)-1)'*fs/length(y);%進(jìn)行對(duì)應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換 figure(1);subplot(232);plot(f,mag);%做頻譜圖 axis([0,100,0,80]);

xlabel('頻率(Hz)');ylabel('幅值');title('正弦信號(hào)y=2*pi*10t幅頻譜圖N=128');

圖16

第4章

心得與體會(huì)

這次的課設(shè)設(shè)計(jì)對(duì)我來說時(shí)間是比較緊促的，但是門課程是一門動(dòng)手能力要求很高的課程，需要很多實(shí)踐操作才能真正的去掌握它，這次的課程設(shè)計(jì)為我提供了很好的機(jī)會(huì)。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，同時(shí)也讓我了解了自己的不足之處，要掌握好一門課程，僅僅靠死記硬背是不行的，特別是對(duì)學(xué)工科的我們來說，實(shí)踐操作尤為重要, 我們應(yīng)該重視它，它是檢驗(yàn)我們我們學(xué)習(xí)知識(shí)是否牢固的重要途徑。13

參考文獻(xiàn)

[1]高西全,丁玉美...數(shù)字信號(hào)處理..西安電子科技大學(xué)出版社,2008,第3版 [2]劉泉,闕大順...數(shù)字信號(hào)處理原理與實(shí)現(xiàn)..電子工業(yè)出版社,2005 [3]趙之勁,劉順蘭...數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)..浙江大學(xué)出版社,2007 [4]張威...Matlab基礎(chǔ)與編程入門..西安電子科技大學(xué)出版社,2006 [5]陳懷探...數(shù)字信號(hào)處理教程--Matlab釋義與實(shí)現(xiàn)..電子工業(yè)出版社,2005

第二篇：頻譜分析心得體會(huì)

頻譜分析心得體會(huì)

通過三周的學(xué)習(xí)，我才發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)差之甚遠(yuǎn)。在學(xué)校學(xué)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。從參加工作六年以來，我在班組倒班中所學(xué)的鉗工知識(shí)只是一些浮淺的。要做好自己的工作，還得要更加馬不停蹄的學(xué)習(xí)。

車間認(rèn)識(shí)到頻譜分析這門技術(shù)在工作上的重要性，給予我們這次學(xué)習(xí)頻譜分析的機(jī)會(huì)。雖然每天都覺得有點(diǎn)疲憊，但是一想到車間在人員緊張的情況下還派專人給我們講解，在這般難得的機(jī)會(huì)下，我的疲憊算什么？并且給我們講解的居然還是自己的大學(xué)校友，而且他還是學(xué)電氣自動(dòng)化，來我們車間才一年多，還是靠自學(xué)的?？上攵?，他在學(xué)習(xí)頻譜分析的時(shí)候，不知用了多少工夫。想到這些，想到自己的不足、欠缺的太多，我對(duì)這次的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)非常之珍惜。不求自己將來有多大的作為，但最起碼在工作中能夠獨(dú)擋一面，不辜負(fù)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)自己這次苦心的栽培。我用了數(shù)倍的努力來學(xué)習(xí)頻譜分析，每天下班的第一件事就是查資料，看書，再結(jié)合筆記分析。

經(jīng)過對(duì)頻譜分析的了解，要想真正地學(xué)透。哪非易事，它涉及的知識(shí)很多。首先：（1）了解頻譜分析儀功能及工作原理，（2）振動(dòng)的一系列知識(shí)，（3）各種軸承故障的所有特征表現(xiàn)，（4）各種齒輪缺陷的所有表現(xiàn)形式，（5）聯(lián)軸器的所有故障表現(xiàn)形式以及各種軸、瓦、結(jié)構(gòu)松動(dòng)等等，再用所有的知識(shí)結(jié)合頻譜以及故障特征頻率計(jì)算數(shù)值列表來進(jìn)行分析，判斷、找出故障源，這就是我所學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

經(jīng)過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)以后，我覺得收獲不少，學(xué)到了以下幾點(diǎn)：（1）設(shè)備數(shù)的建立配置，（2）所有測(cè)點(diǎn)的建立配置，(3)巡檢計(jì)劃的建立與下達(dá)，（4）系統(tǒng)與儀器的聯(lián)接及操作，（5）異常狀態(tài)設(shè)備數(shù)據(jù)的導(dǎo)出、打包、發(fā)送給專人指教，（6）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量技巧，（7）儀器操作技巧，（8）設(shè)備特征頻率計(jì)算方法，（9）設(shè)備故障頻譜特征提取(典型)，（10）頻譜分析技巧，特征信號(hào)的提取、故障信號(hào)的識(shí)別、強(qiáng)迫振動(dòng)的方向特性、轉(zhuǎn)頻信號(hào)的識(shí)別，（11）診斷報(bào)告的書寫。對(duì)于我現(xiàn)在來說，最困難的就是診斷報(bào)告，由于給我們的時(shí)間有限，報(bào)告寫不透徹。有好多理論知識(shí)沒有掌握，需要我們?nèi)ネ淌场２贿^，經(jīng)過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我有興趣及決心把頻譜分析學(xué)好。它是一項(xiàng)高科技診斷設(shè)備系統(tǒng)。當(dāng)你達(dá)到一定境界的時(shí)候，可根據(jù)頻譜信息來掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備各部件的故障如肉眼般看見，它能夠堅(jiān)持多久，好給檢修提前做好準(zhǔn)備，減少事故時(shí)間，穩(wěn)定生產(chǎn)。這樣優(yōu)秀的科技技術(shù)車間豈能不用呢？車間從一條線抽一個(gè)人來學(xué)習(xí)，那是對(duì)我們的一種信任，同時(shí)也是對(duì)我們開闊視野，填充知識(shí)、發(fā)揮自己的一次機(jī)會(huì)。無論怎樣的艱辛我也要讓車間領(lǐng)導(dǎo)的那份信任得以實(shí)現(xiàn)，要通過自己的努力去掌握有關(guān)頻譜分析的知識(shí)。寫一份透徹的診斷報(bào)告，交上一份滿意的答卷。

第三篇：頻譜管理

國(guó)防部UAV發(fā)展路線圖中列出了遠(yuǎn)至2030年更好地定位UAV在軍事行動(dòng)中作用的目標(biāo)。根據(jù)雷內(nèi)?皮尤斯的觀點(diǎn)，除了技術(shù)之外實(shí)現(xiàn)大部分目標(biāo)別無它途。[83]技術(shù)可以解決很多UAS問題，但它不是解決頻譜和帶寬可用性問題的唯一途徑。其它可能的解決途徑包括獲取額外的頻譜資源、改革采辦系統(tǒng)和采取其它與流程相關(guān)并有助于緩解當(dāng)前問題的措施等。

5.1利用技術(shù)進(jìn)步

電磁頻譜技術(shù)的發(fā)展將會(huì)為解決軍用和UAS帶寬問題提供途徑。光學(xué)數(shù)據(jù)鏈（或稱激光通信）就是其中技術(shù)之一，它的帶寬可能達(dá)到RF系統(tǒng)的2到3倍，重量比RF系統(tǒng)輕30%到50%，并且中斷率低、具有抗干擾性。[84]輕型光電系統(tǒng)能耗低也對(duì)USA有利。[85]不幸的是，因?yàn)橹甘尽⑻綔y(cè)和跟蹤技術(shù)滯后，該技術(shù)在探測(cè)和保持鏈接方面仍存在問題，所以還未如預(yù)計(jì)的發(fā)展那么快。此外，當(dāng)前還沒有技術(shù)能支持這樣的數(shù)據(jù)傳輸速率。[86]

其它方面技術(shù)的發(fā)展也有助于解決問題，但是目前并不容易實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用軟件能實(shí)現(xiàn)覆蓋大范圍監(jiān)視區(qū)域的傳感器有選擇性地僅僅傳輸重要數(shù)據(jù)，從而降低當(dāng)前對(duì)下行鏈路通信量的需求。[87]數(shù)據(jù)壓縮是類似的降低下行鏈路帶寬速率需求的方法，可能只會(huì)在短期內(nèi)有效，但是相關(guān)技術(shù)仍會(huì)從改進(jìn)中極大地受益。[88]

5.2獲取更多頻譜資源

臨時(shí)或永久性地獲取更多軍用頻率和帶寬是解決頻率和帶寬不足問題顯而易見的方法（但是很難執(zhí)行）。如上前面討論的那樣，全球頻譜分配由相關(guān)條約和國(guó)際協(xié)議控制，其流程由世界無線電通信會(huì)議管理。[89]美國(guó)開始把頻譜問題推向國(guó)際，將在下一屆會(huì)議上提交相關(guān)議程來考慮UAS可能會(huì)對(duì)頻譜需求造成的影響。[90]美國(guó)認(rèn)為未來十年全世界的UAV的數(shù)量預(yù)計(jì)會(huì)急劇增加，提議應(yīng)開展評(píng)估潛在需求和確定最適于保障這些需求的波段等方面的研究，盡管在航空和航天應(yīng)用領(lǐng)域可能需要更多的頻譜資源。[91]應(yīng)預(yù)備會(huì)議議程的需要進(jìn)行了前期研究，并得出了影響未來UAS使用的幾個(gè)結(jié)論：

（1）該航空領(lǐng)域預(yù)計(jì)是重要的增長(zhǎng)點(diǎn)；

（2）未來UAS將在非隔離空域使用；

（3）飛行器在非隔離空域使用時(shí)，必須確實(shí)實(shí)現(xiàn)一體化并采用與有人駕駛飛行器一樣的操作習(xí)慣；

（4）為確保安全性需要額外的通信需求。[92]

研究還注意到現(xiàn)有的頻譜配額可能緩解短期需求增長(zhǎng)，但是部署更多UAV將需要附加頻譜配額。[93]

獲取短期的波段和頻譜保障是一個(gè)相對(duì)容易的解決方法，但是就如前所述這樣做有風(fēng)險(xiǎn)。從商用資源租賃或購買波段非常昂貴，并且不能立刻用于滿足作戰(zhàn)需求。愿意在所需的位置和時(shí)間提供足夠帶寬的賣家會(huì)危害任務(wù)完成，如果我們把他們作為獲取額外頻譜保障唯一可信賴的途徑。[94]

5.3改革采辦流程

對(duì)采辦頻譜依賴型系統(tǒng)的方式進(jìn)行改革能緩解將來面臨的難題。如前所述，目前獲取頻譜分配的流程與特定設(shè)備的頻譜保障鑒定相聯(lián)系，并且頻譜分配的保持不變。[95]通過授權(quán)具有確定參數(shù)的某一類設(shè)備使用限定的頻段，可使這一流程更具靈活性。這將需要改變目前國(guó)防部的采辦流程，也需要聯(lián)邦團(tuán)體之間廣泛合作。這兩方面都十分緊迫，并可能導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。

改革研發(fā)過程中對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試是另一個(gè)解決頻譜保后勤障性的方法。系統(tǒng)作為商用產(chǎn)品時(shí)通常采用美國(guó)商用頻譜進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)其作為軍用產(chǎn)品時(shí)仍維持較低的原有非政府系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)，那么在美國(guó)之外使用就可能會(huì)受限制。[96]為了減少配置和操作問題，我們應(yīng)采取行動(dòng)將系統(tǒng)調(diào)整到軍用頻譜。如果不能獲得頻譜保障就應(yīng)限制購買該系統(tǒng)。在討論CENTCOM/J6負(fù)責(zé)的通信問題和帶寬限制時(shí)，它解釋因?yàn)榉磳?duì)在環(huán)路或只通過光纖運(yùn)行系統(tǒng)，所以應(yīng)首先

在帶寬受限的環(huán)境下設(shè)計(jì)和測(cè)試系統(tǒng)。[97]

5.4研發(fā)更好的管理工具和流程

如果指揮官不明白頻譜和帶寬問題對(duì)作戰(zhàn)的影響，他或她就不會(huì)對(duì)可用資源按優(yōu)先順序來使用并做到以最佳方式全面地保障作戰(zhàn)任務(wù)。對(duì)于很多類似于空情感知的項(xiàng)目，頻譜管理功能必須具備對(duì)所需情況進(jìn)行感知的手段，跟蹤這種有價(jià)值的資源和為領(lǐng)導(dǎo)層提供需要的信息。CENTCOM意識(shí)到以戰(zhàn)場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)層確定的優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)，需要管理頻譜和降低頻譜沖突的工具。[98]當(dāng)多個(gè)系統(tǒng)共享相同的頻率時(shí)，采用了交替操控UAV的方法——必須結(jié)束某一項(xiàng)飛行任務(wù)另一項(xiàng)任務(wù)才能開始進(jìn)行。[99]計(jì)劃人員不僅需要自動(dòng)化的工具最優(yōu)化對(duì)可用帶寬的分配，而且需要具備對(duì)不同情況進(jìn)行假設(shè)分析并確定可能出現(xiàn)的問題和解決方法的能力。[100]我們也應(yīng)為這一目標(biāo)研發(fā)新的工具或者改進(jìn)現(xiàn)有的工具，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和合理地分配電磁頻譜資源。

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和大量用頻武器的出現(xiàn)，電磁頻譜管理已成為打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)不可或缺的重要保證。

認(rèn)清電磁頻譜管理的“戰(zhàn)略”地位

電磁頻譜是信息化戰(zhàn)場(chǎng)的“中樞神經(jīng)”。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)要靠大量使用信息化武器裝備取勝，而信息化武器裝備是靠發(fā)射和接收電磁波來發(fā)揮作戰(zhàn)效能的。

近期發(fā)生的幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，交戰(zhàn)雙方武器系統(tǒng)雖然“形”掌控在各自手中，但是其“神”——它們所發(fā)射的電磁波，卻共處于同一個(gè)空間，任何一方對(duì)電磁波的牽動(dòng)，都可改變整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境。

電磁頻譜管理是奪取“三權(quán)”的“制高點(diǎn)”。信息化戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的關(guān)鍵是奪取制信息權(quán)、制空權(quán)、制海權(quán)。而在這“三權(quán)”中，制信息權(quán)處于主導(dǎo)地位，它對(duì)制空權(quán)、制海權(quán)的奪取具有制約、保證和支撐作用；只有首先奪取了制信息權(quán)，才能進(jìn)而奪取制空權(quán)和制海權(quán)。而制信息權(quán)主要就表現(xiàn)為敵我雙方電磁領(lǐng)域的對(duì)抗，其核心是戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜的使用權(quán)和控制權(quán)。

加強(qiáng)電磁頻譜管理是打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要保證。未來實(shí)施的諸軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)，將投入大量信息化武器裝備。如果沒有專門機(jī)構(gòu)實(shí)施科學(xué)的電磁頻譜管理，必將產(chǎn)生嚴(yán)重的自擾互擾，難以順利實(shí)施作戰(zhàn)行動(dòng)，甚至導(dǎo)致作戰(zhàn)失利。電磁頻譜管理已由機(jī)械化戰(zhàn)爭(zhēng)的局部問題，發(fā)展為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的全局問題，由戰(zhàn)術(shù)問題上升為戰(zhàn)略問題。

從指導(dǎo)上加強(qiáng)對(duì)電磁頻譜的籌劃

建立健全科學(xué)的電磁頻譜管理機(jī)制。由于電磁頻譜具有軍民共享、敵我共存的特征，決定了電磁頻譜必須實(shí)施集中統(tǒng)一管理，必須具有集中統(tǒng)一的管理機(jī)制，尤其對(duì)于信息安全穩(wěn)定程度不高的軍隊(duì)，更要建立健全作戰(zhàn)部隊(duì)頻管機(jī)構(gòu)、規(guī)范戰(zhàn)時(shí)組織指揮程序、明確軍兵種協(xié)調(diào)關(guān)系、統(tǒng)一軍民共管權(quán)限等。

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加強(qiáng)電磁頻譜管理法規(guī)制度建設(shè)。頻譜資源的共享性和流動(dòng)性，客觀上決定了必須通過建立法規(guī)進(jìn)行管理。世界各國(guó)、各軍隊(duì)無一例外。必須把電磁頻譜管理的各個(gè)環(huán)節(jié)納入法制軌道，制定嚴(yán)格的管理法規(guī)。比如，完善電磁頻譜管理?xiàng)l例、軍民電磁頻譜協(xié)調(diào)共管規(guī)定、戰(zhàn)時(shí)電磁頻譜征集動(dòng)員規(guī)定、戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管制規(guī)定等，并以法規(guī)形式下達(dá)執(zhí)行，使電磁頻譜管理的各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)方面都能夠有法可依、有章可循。

切實(shí)解決好武器裝備的電磁兼容問題。各種信息化武器裝備所使用的頻率，往往在研制、生產(chǎn)階段就已經(jīng)設(shè)定。因此，必須從源頭抓起，在武器裝備研制、引進(jìn)、使用方面，建立嚴(yán)格的用頻審批機(jī)制和電磁兼容論證機(jī)制，才能保證各種武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)上達(dá)到電磁兼容，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的武器裝備效能。

嚴(yán)密組織電磁頻譜管理行動(dòng)

聯(lián)合作戰(zhàn)和聯(lián)合訓(xùn)練中的電磁頻譜管理，關(guān)系整個(gè)作戰(zhàn)行動(dòng)能否順利進(jìn)行，事關(guān)戰(zhàn)場(chǎng)電磁權(quán)的掌控乃至作戰(zhàn)的成敗，必須嚴(yán)密組織實(shí)施。

指揮員尤應(yīng)樹立強(qiáng)烈的電磁頻譜管理意識(shí)。指揮員應(yīng)當(dāng)切實(shí)把電磁頻譜管理納入重要議事日程，在制定作戰(zhàn)計(jì)劃、保障計(jì)劃、戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)計(jì)劃時(shí)，把電磁頻譜管理內(nèi)容納入總體作戰(zhàn)計(jì)劃；在組織戰(zhàn)場(chǎng)行動(dòng)時(shí)，將電磁頻譜管理行動(dòng)納入整體作戰(zhàn)行動(dòng)，與信息作戰(zhàn)行動(dòng)、火力打擊行動(dòng)、兵力突擊行動(dòng)同等看待；同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)軍事電磁頻譜管理與地方無線電管理工作的協(xié)調(diào)配合，確保電磁頻譜管理工作的有效運(yùn)行，發(fā)揮整體效能。

在戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)和裝備部署中高度關(guān)注電磁環(huán)境問題。在戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)中，應(yīng)像利用地理環(huán)境一樣利用電磁環(huán)境，從電磁頻譜的有效使用和嚴(yán)格管理角度進(jìn)行科學(xué)籌劃。尤其在組織復(fù)雜電磁環(huán)境下訓(xùn)練時(shí)，應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)樣式、地理環(huán)境、任務(wù)需要，準(zhǔn)確設(shè)置電磁信號(hào)的密度、強(qiáng)度、樣式和分布特征；科學(xué)選定電子顯示裝備的種類、數(shù)量和部署方法；合理構(gòu)想敵方可能的用頻情況和干擾行動(dòng)，從而逼真地顯現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境在空域、頻域和時(shí)域上的瞬時(shí)變化，增強(qiáng)電磁環(huán)境構(gòu)建的實(shí)戰(zhàn)性，使參訓(xùn)部隊(duì)真正“感受”到電磁環(huán)境的影響。

將電磁頻譜管理作為組織指揮的重要方面。未來信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，電磁頻譜管理將貫穿作戰(zhàn)全過程。因此，各級(jí)指揮員及其指揮機(jī)關(guān)應(yīng)把電磁頻譜管理行動(dòng)納入整體作戰(zhàn)行動(dòng)，高度重視電磁頻譜管理的組織指揮活動(dòng)。應(yīng)按照確保重點(diǎn)、關(guān)照全局的原則，及時(shí)協(xié)調(diào)頻率的使用，保障主要方向、重要時(shí)節(jié)、關(guān)鍵部位、主要作戰(zhàn)行動(dòng)和主戰(zhàn)武器裝備的頻率使用；同時(shí)應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境實(shí)行全頻域、全方位、全時(shí)段的監(jiān)測(cè)，掌握敵我雙方頻率占用情況，實(shí)時(shí)掌握敵方頻率使用情況，及時(shí)通報(bào)有關(guān)部門，提出處置建議，確保聯(lián)合作戰(zhàn)行動(dòng)順利進(jìn)行。

第四篇：--基于MATLAB的語音信號(hào)的頻譜分析

DSP課程設(shè)計(jì)

——基于MATLAB的聲音信號(hào)頻譜分析

1． 課程設(shè)計(jì)目的

綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)信號(hào)處理的理論知識(shí)進(jìn)行語音信號(hào)的頻譜分析，通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用MATLAB作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，從而加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，建立概念。

2． 理解設(shè)計(jì)基本要求

1)熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性。

2)熟悉線性卷積和相關(guān)的計(jì)算編程方法。

3)掌握序列傅里葉變換的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，利用序列傅里葉變換對(duì)離散信號(hào)、系統(tǒng)和系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行頻域分析。4)學(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序設(shè)計(jì)方法。5)利用MATLAB對(duì)wav文件進(jìn)行頻譜分析。6)分別用不同的濾波器對(duì)加噪語音信號(hào)進(jìn)行濾波，選擇最佳濾波器。

3． 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

選擇一個(gè)wav文件作為分析的對(duì)象，或錄制一段語音信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行頻譜分析，分別對(duì)加噪前后的語音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，再通過不同濾波器根據(jù)信號(hào)的頻譜特點(diǎn)重構(gòu)語音信號(hào)，選出最佳濾波方案。

4． 課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)步驟

(1)語音信號(hào)的獲取

選擇一個(gè)wav文件作為分析的對(duì)象，可以利用Windows下的錄音機(jī)或其他軟件，錄制一段自己的話音，在MATLAB中，[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于讀取語音，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率(Hz)，bits表示采樣位數(shù)。[N1 N2]表示讀取的值從N1點(diǎn)到N2點(diǎn)的值。

sound(y);用于對(duì)聲音的回放。向量y則就代表了一個(gè)信號(hào)，也即一個(gè)復(fù)雜的“函數(shù)表達(dá)式”，也可以說像處理一個(gè)信號(hào)的表達(dá)式一樣處理這個(gè)聲音信號(hào)。

下面是語音信號(hào)在MATLAB中的語言程序，它實(shí)現(xiàn)了語音的讀入與打開，并繪出了語音信號(hào)時(shí)域波形，然后對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。在MATLAB中，可以利用函數(shù)fft對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變化，得到信號(hào)的頻譜特性。

在頻譜特性中分析最大值的位置（可能有幾個(gè)），它代表的頻率和時(shí)域的采樣時(shí)間有關(guān)，相鄰的兩點(diǎn)之間的距離為。其中，N是離散傅里葉變換用的點(diǎn)數(shù)，是采樣的時(shí)間，前面在讀取 wav文件時(shí)得到了采樣頻率。

既然知道了該聲波的頻譜，按頻率就可以反演它的時(shí)域值，利用以上分析的主要峰值來重構(gòu)聲波。由于沒有考慮相位和其他的頻譜分量，所以波形和原來的波形相差甚大，但大體的頻率是沒有錯(cuò)的。

fs=25600;

%語音信號(hào)采樣頻率為25600 [x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音音頻.wav');

sound(x,fs,bits);

%播放語音信號(hào)

y1=fft(x,4096);

%對(duì)信號(hào)做2048點(diǎn)FFT變換 f=fs*(0:2047)/4096;figure(1)magy1=abs(y1);angy1=angle(y1);subplot(3,1,1),plot(x);title('原始信號(hào)波形')subplot(3,1,2),plot(magy1);title('原始信號(hào)幅值')subplot(3,1,3),plot(angy1);title('原始信號(hào)相位')figure(2)freqz(x)

%繪制原始語音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖 title('頻率響應(yīng)圖')figure(3)plot(f,abs(y1(1:2048)));title('原始語音信號(hào)頻譜')xlabel('Hz');ylabel('fudu');

axis([0 4500 0 400])

（2）wav語音信號(hào)加噪聲

在MATLAB軟件平臺(tái)下，給原始的語音信號(hào)疊加上噪聲，噪聲類型分為如下幾種：（1）單頻噪色（正弦干擾）；（2）高斯隨機(jī)噪聲。繪出加噪聲后的語音信號(hào)時(shí)域和頻譜圖，在視覺上與原始語音信號(hào)圖形對(duì)比，也可通過Windows播放軟件從聽覺上進(jìn)行對(duì)比，分析并體會(huì)含噪語音信號(hào)頻譜和時(shí)域波形的改變。本實(shí)驗(yàn)采用正弦干擾。

clc;clear;fs=22050;

%語音信號(hào)采樣頻率為22050 [x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音音頻.wav');%讀取語音信號(hào)的數(shù)據(jù)，賦給變量x y1=fft(x,4096);

%對(duì)信號(hào)做4096點(diǎn)FFT變換 f=fs*(0:511)/4096;t=(0:length(x)-1)/22050;x1=[0.05*sin(2*pi*10000*t)]';x2=x+x1;sound(x2,fs,bits);figure(1)subplot(2,1,1)plot(x)

%做原始語音信號(hào)的時(shí)域圖形 title('原語音信號(hào)時(shí)域圖')subplot(2,1,2)plot(x2)

%做原始語音信號(hào)的時(shí)域圖形 title('加高斯噪聲后語音信號(hào)時(shí)域圖')xlabel('time n');ylabel('fudu');y2=fft(x2,4096);figure(2)subplot(2,1,1)plot(abs(y1))title('原始語音信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');ylabel('fudu');subplot(2,1,2)plot(abs(y2))title('加噪語音信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');ylabel('fudu');axis([0 4500 0 300]);wavwrite(x2,fs,'C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音加噪.wav');

（3）巴特沃斯低通濾波

對(duì)加入高斯隨機(jī)噪聲和正弦噪聲的語音信號(hào)進(jìn)行濾波。用雙線性變換法設(shè)計(jì)了巴特沃斯數(shù)字低通IIR濾波器對(duì)兩加噪語音信號(hào)進(jìn)行濾波，并繪制了巴特沃斯低通濾波器的幅度圖和兩加噪語音信號(hào)濾波前后的時(shí)域圖和頻譜圖。clear all;fb = 1000;fc = 1200;fs = 22050;wp=0.1*pi;ws=0.4*pi;Rp=1;Rs=15;Fs=22050;Ts=1/Fs;wp1=2/Ts*tan(wp/2);%將模擬指標(biāo)轉(zhuǎn)換成數(shù)字指標(biāo) ws1=2/Ts*tan(ws/2);[N,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs,'s');%選擇濾波器的最小階數(shù)

[Z,P,K]=buttap(N);%創(chuàng)建butterworth模擬濾波器 [Bap,Aap]=zp2tf(Z,P,K);[b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Wn);[bd,ad]=bilinear(b,a,Fs);%用雙線性變換法實(shí)現(xiàn)模擬濾波器到數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)換 [h,w]=freqz(bd,ad);figure(1)subplot(111);plot(w*fs/(2*pi),abs(h))grid;title('濾波器的性能分析');pause;figure(2)[x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音加噪.wav');n=length(x);f=fs*(0:(n/2-1))/n;X=fft(x);z=filter(bd,ad,x);subplot(211);plot(x);title('原始信號(hào)的波形');subplot(212);plot(z);title('濾波后信號(hào)的波形');pause;figure(3)sound(z,fs,bits);subplot(211);plot(f,abs(X(1:n/2)));title('原始信號(hào)的頻譜');xlabel('Hz');Z=fft(z);subplot(212);plot(f,abs(Z(1:n/2)));title('濾波后的信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');wavwrite(z,fs,'C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音巴濾.wav');

（4）漢明窗的FIR低通濾波

使用窗函數(shù)法,選用海明窗設(shè)計(jì)了數(shù)字FIR低通濾波器對(duì)加了正弦噪聲的語音信號(hào)進(jìn)行濾波，并繪制了濾波器濾波后的語音信號(hào)時(shí)域圖和頻譜圖。%FIR濾波

fs=22050;[x,fs,bits]=wavread('C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音加噪.wav');wp=0.25*pi;ws=0.3*pi;wdelta=ws-wp;N=ceil(6.6*pi/wdelta);%取整 t=0:(size(x)-1);wn=(0.2+0.3)*pi/2;b=fir1(N,wn/pi,hamming(N+1));%選擇窗函數(shù)，并歸一化截止頻率 f1=fftfilt(b,x);figure(1)freqz(b,1,512)[h1,w1]=freqz(b,1);plot(w1*fs/(2*pi),20*log10(abs(h1)));figure(2)subplot(2,1,1)plot(t,x)title('濾波前的時(shí)域波形');subplot(2,1,2)plot(t,f1);title('濾波后的時(shí)域波形');sound(f1);%播放濾波后的語音信號(hào) F0=fft(f1,1024);f=fs*(0:511)/1024;figure(3)y2=fft(x,1024);subplot(2,1,1);plot(f,abs(y2(1:512)));%畫出濾波前的頻譜圖 title('濾波前的頻譜')xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');subplot(2,1,2)F1=plot(f,abs(F0(1:512)));%畫出濾波后的頻譜圖 title('濾波后的頻譜')xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');wavwrite(f1,fs,'C:Documents and SettingsAdministrator桌面語音F濾.wav');

5． 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)

本設(shè)計(jì)采用了高效快捷的開發(fā)工具——MATLAB，實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的采集，對(duì)語音信號(hào)加噪聲及設(shè)計(jì)濾波器濾除噪聲的一系列工作。從頻率響應(yīng)圖中可以看出:巴特沃斯濾波器具有單調(diào)下降的幅頻特性，通帶內(nèi)是平滑的。海明窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器的頻率特性幾乎在任何頻帶上都比巴特沃斯濾波器的頻率特性好，過渡帶也比較小，只是海明窗設(shè)計(jì)的濾波器下降斜度較小對(duì)語言的過渡失真進(jìn)行了補(bǔ)償。

我們小組初步完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，由于個(gè)人能力有限以及團(tuán)隊(duì)合作不夠默契等諸多問題，還存在許多不足的地方，比如濾波器的設(shè)計(jì)種類還比較單一，沒有做更多的濾波效果比較等。在以后的工作和學(xué)習(xí)中會(huì)更加努力來完善設(shè)計(jì)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]周輝，董正宏，數(shù)字信號(hào)處理及MATLAB實(shí)現(xiàn)，北京希望出版社，2006 [2]王樹勛.數(shù)字信號(hào)處理處理基礎(chǔ)及試驗(yàn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [3]井上伸雄.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社，1991 [4]鄭君里，楊為理.信號(hào)與系統(tǒng)（第二版），高等教育出版社，1981

第五篇：實(shí)驗(yàn)七 核酸序列分析（范文）

實(shí)驗(yàn)

七、核酸序列二級(jí)數(shù)據(jù)庫及核酸序列的預(yù)測(cè)分析（3學(xué)時(shí)）

目的：了解常用的核酸序列二級(jí)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容及其用途，熟悉分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的序列分析內(nèi)容及方法。

內(nèi)容：基因調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫TransFac、真核生物啟動(dòng)子數(shù)據(jù)庫EPD的數(shù)據(jù)內(nèi)容的了解，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室序列分析在線工具的了解，利用這些工具進(jìn)行載體去除、鑒定序列中的酶切位點(diǎn)、引物設(shè)計(jì)、分析DNA組成、發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)編碼區(qū)域、序列片段的組裝等。

一、核酸序列的二級(jí)數(shù)據(jù)庫。

1、TransFac（http://。可以先閱讀分子生物學(xué)軟件介紹中的相關(guān)內(nèi)容，再根據(jù)software.htm介紹的各軟件功能進(jìn)行試用。