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我正在尝试绘制给定时域信号的频谱图：

N=5000;
phi = (rand(1,N)-0.5)*pi;
a = tan((0.5.*phi));
i = 2.*a./(1-a.^2);
plot(i);
spectrogram(i,100,1,100,1e3);

问题是我不了解参数以及应该给出什么值。我使用的这些值，我参考了 MATLAB 的在线文档spectrogram。我是 MATLAB 新手，我只是不明白。任何帮助将不胜感激！

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在我们真正了解 MATLAB 命令的作用之前，您可能想知道频谱图是什么。这样您就可以更深入地了解每个参数的工作原理。

频谱图是短时傅里叶变换的直观表示。将其视为获取输入信号的块并在每个块上应用局部傅立叶变换。每个块都有一个指定的宽度，你可以对这个块应用傅里叶变换。你应该注意每个块都有一个相关的频率分布。对于以时间信号中特定时间点为中心的每个块，您会得到一堆频率分量。每个块中所有这些频率分量的集合并绘制在一起，本质上就是一个频谱图。

频谱图是一个 2D 视觉热图，其中水平轴代表信号的时间，垂直轴代表频率轴。可视化的是图像，其中较深的颜色意味着对于特定时间点和特定频率，频率分量的幅度越低，颜色越深。类似地，频率分量的幅度越高，颜色越浅。

这是频谱图的一个完美示例：

资料来源：维基百科

因此，对于每个时间点，我们都会看到频率分量的分布。将每一列视为以该时间点为中心的块的频率分解。对于每一列，我们看到不同的颜色光谱。颜色越深，该频率的幅度分量越低，反之亦然。

所以！...现在你已经掌握了这些，让我们来看看 MATLAB 在函数及其参数方面是如何工作的。您调用的方式spectrogram符合此版本的函数：

spectrogram(x,window,noverlap,nfft,fs)

让我们一一浏览每个参数，以便您更好地了解每个参数的作用：

  • x- 这是您希望找到其频谱图的输入时域信号。没有比这更简单的了。在您的情况下，您要查找其频谱图的信号在以下代码中定义：

    N=5000;
phi = (rand(1,N)-0.5)*pi;
a = tan((0.5.*phi));
i = 2.*a./(1-a.^2);

    这里，i是您要查找其频谱图的信号。

  • window- 如果你还记得，我们将图像分解成块，每个块都有指定的宽度。 根据样本window定义每个块的宽度。由于这是一个离散时间信号，您知道该信号是使用特定的采样频率和采样周期进行采样的。您可以通过以下方式确定窗口在样本方面的大小：

    window_samples = window_time/Ts

    Ts是信号的采样时间。设置窗口大小实际上是非常经验性的，需要大量的实验。基本上，窗口越大，在捕获更多频率时获得的频率分辨率就越高，但时间定位很差。同样，窗口尺寸越小，您在时间上的定位就越好，但您并没有得到那么好的频率分解。我在这里没有任何关于最佳尺寸的建议......这就是为什么在时频分解方面小波是首选的原因。对于每个“块”，块被分解成动态宽度的更小块，因此您可以获得良好的时间和频率定位的混合。

  • noverlap- 确保良好频率定位的另一种方法是块重叠。适当的频谱图可确保每个块都有一定数量的样本与每个块重叠，并noverlap定义每个窗口中重叠的样本数量。默认值为每个块宽度的 50%。

  • nfft- 您实际上是在对每个块进行 FFT。 nfft告诉您每个块需​​要计算多少个 FFT 点。默认点数是 256 中的最大值，或者floor(log2(N))是N信号的长度。 nfft还可以衡量频率分辨率的精细程度。更多数量的 FFT 点将提供更高的频率分辨率，因此如果可视化，则沿频谱图的频率轴显示细粒度的细节。

  • fs- 信号的采样频率。默认值为 1 Hz，但您可以将其覆盖为信号所处的任何采样频率。

因此，您可能应该从中得到的是，我无法真正告诉您如何设置参数。这完全取决于你有什么信号，但希望上面的解释能让你更好地了解如何设置参数。

祝你好运！

于 2015-03-28T21:08:26.807 回答