Wifi功率谱密度（PSD）测试方案
功率谱密度定义：
每单位频率信号携带的功率，被称为信号的功率谱密度（power spectral density, PSD）。功率谱密度的单位通常用每赫兹的瓦特数（W/Hz）表示。
说明：功率谱密度和功率不是一个概念，我们平时用频谱仪或IQview抓到的11b/g/n的频谱模板实际就是PSD曲线。此项目是测试此曲线的最大值，以往我们将频谱模板截图这种测试方法是不正确的。
频谱仪参数定义：
RBW分辨率带宽，实际是中频滤波器的3dB带宽，设置它的大小，能决定是否能把两个相临很近的信号分开。个人理解实际是一个带通滤波器，规定某一个频段的信号可以通过。
VBW视频带宽，VBW设置越小其测试曲线越光滑，减少显示的噪声。减小视频滤波器的带宽将削弱或平滑噪声峰-峰值的变化。
SPAN频率扫描宽度，扫描宽度表示频谱仪在一次频率扫描过程中所显示的频率范围，Span设置只要大于需要观察的测试信号频谱宽度即可。
经验参考设置：
正弦信号测量——VBW/RBW=0.3~1
脉冲信号测量——VBW/RBW=0.1
噪声信号测量——VBW/RBW=9
引用标准：
功率谱密度的测试方法是在EN300328 V1.7.1标准中5.7.3项中有明确定义，产品如果出口欧洲，做CE认证，此项目为必须测试项目。现摘抄此部分的标准如下：
说明：产品的功率谱密度PD＝实测的功率谱密度D＋G（天线增益）＋10log(1/X) X为占空比，10log(1/X)得到的数据比较小，可忽略不计。
功率谱密度测试方法：
1) 搭建测试平台，将频谱仪和待测DUT的天线接口用线缆连接。
2) 设置频谱仪的参数
Centre Frequency: (待测通道的中心频率，如Chanel1为：2.412G)
Resolution BW: 1 MHz.
Video BW: 1 MHz.
Span: (设置为50M即可)
Detector: Peak. (检波方式设置为峰值检波）
Trace Mode: Max Hold.
3) 选择Peak Serch功能键，找出频谱的的峰值频点。并纪录此频点的频率。
4) 设置频谱仪的参数
Centre Frequency: (步骤3纪录的频点频率设置为中心频率)
Resolution BW: 1 MHz.
Video BW: 1 MHz.
Span: 3M (此步骤是围绕中心频率，将此部分频谱展宽放大)
Detector: Average. (检波方式设置为“RMS Average”检波）
Trace Mode: Max Hold.
说明：我们公司的频谱仪无法设置RMS Average检波方式，但可设置Peak检波方式。RMS Average
检波方式测试的值一般情况下会比Peak检波方式测试数值少2-3db。如果不要求精确测量，也可用Peak 检波测试的数值减去2-3db。
5) 选择Peak Serch功能键，找出频谱的的峰值频点。此频点纵坐标对应的数值即为测量的最大功率谱密度。根据公式实测的功率谱密度D＋G（天线增益）＋线损即为产品最大功率谱密度。
振动台在使用中经常运用的公式 1、 求推力（F ）的公式 F=（m 0+m 1+m 2+ ……）A …………………………公式（1） 式中：F —推力（激振力）（N ） m 0—振动台运动部分有效质量（kg ） m 1—辅助台面质量（kg ） m 2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg ） A — 试验加速度（m/s 2） 2、 加速度（A ）、速度（V ）、位移（D ）三个振动参数的互换运算公式 2.1 A=ωv ……………………………………………………公式（2） 式中：A —试验加速度（m/s 2） V —试验速度（m/s ） ω=2πf （角速度） 其中f 为试验频率（Hz ） 2.2 V=ωD ×10-3 ………………………………………………公式（3） 式中：V 和ω与“2.1”中同义 D —位移（mm 0-p ）单峰值 2.3 A=ω2 D ×10-3 ………………………………………………公式（4） 式中：A 、D 和ω与“2.1”，“2.2”中同义 公式（4）亦可简化为： A= D f ?250 2 式中：A 和D 与“2.3”中同义，但A 的单位为g 1g=9.8m/s 2 所以： A ≈D f ?25 2 ,这时A 的单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 f A-V = V A 28.6 ………………………………………公式（5） 式中：f A-V —加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（A 和V 与前面同义）。
3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式 D V f D V 28.6103?=- …………………………………公式（6） 式中：D V f -—加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（V 和D 与前面同义）。 3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 f A-D =D A ??2 3 )2(10π ……………………………………公式（7） 式中：f A-D — 加速度与位移平滑交越点频率（Hz ），（A 和D 与前面同义）。 根据“3.3”，公式（7）亦可简化为： f A-D ≈5× D A A 的单位是m/s 2 4、 扫描时间和扫描速率的计算公式 4.1 线性扫描比较简单： S 1= 1 1 V f f H - ……………………………………公式（8） 式中： S1—扫描时间（s 或min ） f H -f L —扫描宽带，其中f H 为上限频率，f L 为下限频率（Hz ） V 1—扫描速率（Hz/min 或Hz/s ） 4.2 对数扫频： 4.2.1 倍频程的计算公式 n=2Lg f f Lg L H ……………………………………公式（9） 式中：n —倍频程（oct ） f H —上限频率（Hz ） f L —下限频率（Hz ） 4.2.2 扫描速率计算公式 R= T Lg f f Lg L H 2/ ……………………………公式（10） 式中：R —扫描速率（oct/min 或）
功率谱定义 从确定性信号功率计算开始 ()()221 11lim lim 222T T T T T P x t dt X d T T ωωπ∞--∞→∞→∞==?? ()()21lim 2T T S X T ωω→∞= S(w)为功率谱密度，简称功率谱 则 ()12P S d ωωπ+∞-∞= ? 随机信号的功率谱密度 （1）样本功率谱与功率谱密度 ()()21,lim ,2X T T S X T ωξωξ→∞= 针对一个具体的样本而言，其是一个确定性的信号 (2) 随机信号的平均功率及平均功率谱密度 ()X X P E P ξ=???? 需要对具体的样本取概率均值才能计算出功率 ()()()21,lim ,2X X T T S E S E X T ωωξωξ→∞??==?????? 故功率谱密度是对所有概率取期望的反应。 （3）自相关函数与功率谱密度 ()()R S τω? （4）信号的自相关函数计算 分为确定信号和随机信号 确定信号 02002*0 1()lim ()()T T x T R x t x t dt T ττ-→∞=-? 周期信号 0202*0 1()()()T T x R x t x t dt T ττ-=-? 随机信号 *()[()()]x R E x t x t ττ=- 2 功率计算 （1）根据定义来计算
（2）周期信号如何计算 0cos()A t ω的计算 200()()1()[]2 A A s d T πσωωπσωωωω+∞-∞-++==?不好算因此放弃，但是应该可以类推得出结论 (3)自相关函数计算 0cos()A t ω的计算 /2 200/2 /222000/2201()cos()cos(())cos()cos(2)1[]2 cos()2 T T T T r A t t d T A A t d T A τωωτωωτωωτωωτ+-+-=-+-==?? 所以其功率谱为 200()2 A πσωωσωω（-）+（+） 0j t Ae ω的计算 0000/2()2/2 /22/2 21()1T j t j t T T j T j r A e e dt T A e dt T A e ωωτωτωτ τ+---+-===?? 总结：因此周期函数，首先转换成傅里叶级数，然后再通过自相关函数的定义计算自相关函数，得到其功率谱密度。
目录 第1章绪论 (4) 1.1 课题背景、目的及意义 (4) 1.1.1课题的背景 (4) 1.1.2课题的目的及意义 (4) 1.2 论文的主要内容 (5) 第2章系统的原理 (6) 2.1 系统总体原理 (6) 2.1.1概述 (6) 2.1.2发射机的技术指标 (6) 2.2 发射电路原理 (7) 2.2.1低频信号振荡器 (7) 2.2.2高频信号振荡器 (7) 2.2.3幅度调制 (8) 2.2.4小信号谐振放大 (10) 2.2.5高频功放 (14) 2.3 接收电路原理 (18) 2.3.1天线 (18) 2.3.2检波 (18) 2.3.3低频功放 (21) 第3章系统的电路设计 (23) 3.1 方案的选择 (23) 3.2 方案比较 (24) 第4章发射电路的设计 (25) 4.1 低频振荡器 (25) 4.1.1555定时器 (25) 4.1.2555定时器构成多谐振荡器 (26) 4.1.3电路设计及仿真 (27)
4.2 高频振荡器 (28) 4.2.1电路分析 (28) 4.2.2振荡频率分析 (29) 4.2.3电路设计与仿真 (30) 4.3 调幅 (31) 4.3.1MC1496 (31) 4.3.2MC1496组成的调幅电路 (32) 4.4 小信号谐振放大 (32) 4.4.1高频小信号放大器的主要技术指标 (33) 4.4.29018三极管简介 (32) 4.4.3小信号谐振放大电路的设计 (34) 4.5 高频功放 (36) 4.5.1甲类功放 (37) 4.5.2丙类功放 (38) 4.5.3高频功放电路分析与设计 (39) 第5 章接收电路设计 (42) 5.1 天线 (42) 5.2 小信号谐振放大 (42) 5.3 检波 (42) 5.3.1检波二极管 (42) 5.3.2检波电路分析与设计 (43) 5.4 低频功放 (45) 第6章系统的组装与调试 (48) 6.1 调试仪器及方法 (48) 6.2 电路组装和调试 (48) 6.3 调试过程中出现的故障、原因及解决方法 (48) 结论 (51) 致谢 (52) 参考文献 (53) 附录1 发射电路原理图 ................................................... 错误!未定义书签。 附录2 接收电路原理图 ................................................... 错误!未定义书签。
t=0:0.0001:0.1; %时间间隔为0.0001，说明采样频率为10000Hz x=square(2*pi*1000*t); %产生基频为1000Hz的方波信号 n=randn(size(t)); %白噪声 f=x+n; %在信号中加入白噪声 figure(1); subplot(2,1,1); plot(f); %画出原始信号的波形图 ylabel('幅值(V)'); xlabel('时间(s)'); title('原始信号'); y=fft(f,1000); %对原始信号进行离散傅里叶变换，参加DFT采样点的个数为1000 subplot(2,1,2); m=abs(y); f1=(0:length(y)/2-1)'*10000/length(y);%计算变换后不同点对应的幅值plot(f1,m(1:length(y)/2)); ylabel('幅值的模'); xlabel('时间(s)'); title('原始信号傅里叶变换'); %用周期图法估计功率谱密度 p=y.*conj(y)/1000; %计算功率谱密度 ff=10000*(0:499)/1000; %计算变换后不同点对应的频率值 figure(2); plot(ff,p(1:500)); ylabel('幅值'); xlabel('频率(Hz)'); title('功率谱密度（周期图法）'); 功率谱估计在现代信号处理中是一个很重要的课题，涉及的问题很多。在这里，结合matlab，我做一个粗略介绍。功率谱估计可以分为经典谱估计方法与现代谱估计方法。经典谱估计中最简单的就是周期图法，又分为直接法与间接法。直接法先取N点数据的傅里叶变换（即频谱），然后取频谱与其共轭的乘积，就得到功率谱的估计；间接法先计
目录 一、概述 (2) 二、系统设计原则 (2) 三、系统设计依据 (3) 四、设备选型依据 (3) 五、系统方案设计 (4) 1、系统组成 (4) 2、具体设备描述 (4) 3、系统配置说明 (9) 六、系统构架图、示意图（附后）： (10) 七、本系统达到的功能和性能： (10) 1、对讲可视功能 (10) 2、自动关门功能 (10) 3、防盗功能 (10) 4、刷卡、密码开锁功能 (10) 5、紧急救护功能 (10) 6、住户与管理中心双向通话功能 (11) 7、住户相互通话功能 (11) 8、多路报警功能 (11) 9、故障报警功能 (11) 10、可扩展的功能 (11) 11、其它功能 (12) 八、系统工程维护与保养 (12) 九、系统构架图 (13) 可视对讲门铃、家居防盗报警系统
一、概述 随着经济的发展，社会的进步，提高生活质量，追求生活品质，已经成为成功人士安家置业首先考虑的因素。现在全国范围内智能化园区的建设已成为住宅建设的一大特色，各地房地产开发商已经把“智能化园区”作为一个卖点在考虑，因此以绿色为主调、特色建筑和现代高科技相结合的社区当之无愧地成为他们的首选。智能化住宅的建设目标是向人们提供更为便捷的信息通讯，更加安全舒适的居住环境和高效便利的物业管理。为此我们选用厦门立林科技有限公司生产的性能价格比较好的可视对讲、家居报警系统，以满足山西日报社闻汇大厦的安全智能化管理，让居民有个安心舒适的居住环境。 二、系统设计原则 a.采用先进、成熟、实用的技术 90年代的安全防范技术发展已经比较成熟，但我们现在规划的是面向21世纪的系统，要经得起时代的考验。因此，在技术上要追求先进，在使用上要求简便实用，而且，在技术上要讲究成熟，不容许任何带有实验性质的应用。 b.系统应具有统一的管理能力，为物业管理大大提供方便 根据我国现行的管理体制，公共安全管理是集中统一的，因此，要求系统应具有统一的管理中心，并实施科学化的管理，使安全防范技术发挥最高的效用。 c.系统应具有开放性、可扩性、兼容性和灵活性 就目前而言，安全防范系统仅以安全为目的，但随着21世纪的到来，信息高速公路即将建成使用，管理体制日趋合理，使得安全防范系统演绎成综合性的信息服务系统。因此要求具有开放性，能紧密地与其他系统连接，融合成一个整体，更好地为用户服务。
matlab实现功率谱密度分析psd及详细解说 功率谱密度幅值的具体含义？？ 求信号功率谱时候用下面的不同方法，功率谱密度的幅值大小相差很大！ 我的问题是，计算具体信号时，到底应该以什么准则决定该选用什么方法啊？ 功率谱密度的幅植的具体意义是什么？？下面是一些不同方法计算同一信号的matlab 程序！欢迎大家给点建议！ 直接法： 直接法又称周期图法，它是把随机序列x(n)的N个观测数据视为一能量有限的序列，直接计算x(n)的离散傅立叶变换，得X(k)，然后再取其幅值的平方，并除以N，作为序列x(n)真实功率谱的估计。 Matlab代码示例： clear; Fs=1000; %采样频率 n=0:1/Fs:1; %产生含有噪声的序列 xn=cos(2*pi*40*n)+3*cos(2*pi*100*n)+randn(size(n)); window=boxcar(length(xn)); %矩形窗 nfft=1024; [Pxx,f]=periodogram(xn,window,nfft,Fs); %直接法 plot(f,10*log10(Pxx)); 间接法： 间接法先由序列x(n)估计出自相关函数R(n)，然后对R(n)进行傅立叶变换，便得到x(n)的功率谱估计。 Matlab代码示例： clear; Fs=1000; %采样频率 n=0:1/Fs:1; %产生含有噪声的序列 xn=cos(2*pi*40*n)+3*cos(2*pi*100*n)+randn(size(n)); nfft=1024; cxn=xcorr(xn,'unbiased'); %计算序列的自相关函数 CXk=fft(cxn,nfft); Pxx=abs(CXk);
新疆农业大学 专业文献综述 题目:基于Zigbee协议的无线门铃控制系统设计姓名: 学院:科学技术学院 专业: 班级: 学号: 成绩： 指导教师:职称: 2015年1月15日
基于Zigbee协议的无线门铃控制系统设计 作者：指导老师： 摘要：针对Zigbee无线通信低成本、低功耗、低复杂度与近距离通信的特点，设计了一种无线无线门铃控制系统。利用Arduino板与XBee模块相结合，组成收发电路，实现对门铃的无线遥控，并且该设计可灵活多变，具有很好的实用价值。 关键词：zigbee协议；无线门铃；Arduino板；XBee模块 Zigbee-based wireless doorbell control system protocol design Author:tianpengfei Teachers:LiXuelian Abstract:According to the characteristics of Zigbee wireless communication cost,low power,low complexity and short-range communication,designed a Kinds ofwireless doorbell wireless control https://www.doczj.com/doc/c03538714.html,e Arduino board with XBee modules combine to form a transceiver circuit to realize the doorbell wireless remote control, and the design can be flexible,have good practical value. Keywords:zigbee protocol;wireless doorbell;Arduino board;XBee module 1引言 Zigbee作为一种新兴的短距离无线通信技术，具有低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率等特点，广泛应用于工业控制、远程医疗、无线办公、楼宇自动化、智能家居等领域[1]。 Zigbee网络可构建形成星状、树状和网状3种拓扑结构，主要包含Zigbee 协调器、路由与终端节点。Zigbee协调器与路由属于全功能节点(FFD)，具备独立的数据处理、接收与转发功能。终端节点属于半功能节点(RFD)，只能发送数据而不能转发FFD节点的数据[2]。一个Zigbee网络由大量不同的FFD节点与RFD 节点组成，根据不同的应用环境与应用领域，实现各种不同的无线应用系统。 随着无线门铃已经逐步走向寻常百姓家，无线给消费者带来了很多的方便，人们已对智能家居有了一定的认识，但由于没有真正适合市场的产品，所以真正的应用并没有太大的突破，而智能家居里最重要的家居安防产品---智能无线门铃得到了迅猛的发展，而且技术上明显表现为以智能防范小区嵌套智能防范家居的特点，这种技术特点目前已广泛地被市场接受，同时亦显现出其无与伦比的竞争优越性。 随着近年网络技术的日趋成熟和发展，更高层次的基于TCP/IP协议的数字社区及所捆绑的智能家居结构特点的应用，正浮出水面，并迅速被市场所接受，可以说，真正意义的智能家居，正迎来市场的大发展阶段。国内一些做小区安防的企业，及时洞察到这一市场发展趋势及特点，纷纷开发这方面的产品。 目前，无线门铃已是商品房建设中一项非常热门的产品，它已被越来越多的中高档楼盘、别墅豪宅等所使用，这智能系统的使用使人们真正地体验到生活在时代最前端的快乐与便捷。 随着在商品房的建设中，无线门铃物美价廉、安装方便、很受消费者的欢
无线可视对讲门铃系统的设计毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1我国发展智能住宅小区的前景 (1) 1.2开发门铃系统的意义 (3) 1.3系统工作概述 (4) 2 无线可视对讲门铃总体方案的设计 (6) 2.1系统的工作原理 (6) 2.2系统设计原则与结构 (8) 2.2.1 系统的设计原则及指导思想 (8) 2.2.2 系统结构 (8) 2.3功能简介 (10) 3 系统硬件电路设计 (11) 3.1单元电路的选择 (11) 3.1.1 单片机的选用 (11) 3.1.2 双音多频收发器 (13) 3.1.3 模拟开关 (14) 3.1.4 无线收发机 (15) 3.2控制模块的设计与实现 (17) 3.2.1 呼叫及摘挂机检测模块设计及实现 (17) 3.2.2 视频显示及控制模块设计及实现 (17) 3.2.3 开锁和音频信号输入/出控制模块设计及实现 (18) 3.2.4 音频信号放大处理模块设计及实现 (18) 3.3硬件可靠性及抗干扰设计 (19) 3.3.1 单片机对接收模块的干扰 (19) 3.3.2 供电系统的干扰 (21) 3.3.3 数字信号传输中的抗干扰措施 (21) 3.3.4 电路板设计中的元件布置抗干扰 (22)
4 系统软件工作流程与实现 (24) 4.1系统信号处理 (24) 4.2软件设计工作流程 (25) 4.3软件程序设计 (29) 4.4软件抗干扰设计 (31) 结论与展望 (34) 参考文献 (36) 致谢 (37) 附图 (38)
1 绪论 1.1 我国发展智能住宅小区的前景 目前，我国的住宅发展已进入一个新的发展时期，住宅需求已从追求简单生存空间的数量型需求向追求数量、质量、功能、服务等多重需求过渡。要提高住宅、住宅小区建设的现代科技水平，推动住宅产业现代化和住宅的改朝换代，就必须充分利用现代建筑技术、新型建材、环保节能技术，特别是以计算机网络技术为特征的信息技术。智能建筑是未来建筑的发展方向，特别是随着21世纪的到来，现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭。现代社会的家庭成员正在以追求家庭智能化带来的多元化信息和安全、舒适与便利的生活环境作为一个目标。 智能住宅小区的概念和系统组成智能建筑源于“Intelligent Building”，"智能住宅小区是具有住宅自动化、通信自动化、家政管理自动化功能的住宅小区，通过综合配套住宅小区的各功能子系统的集成，以综合布线系统为基础，以现代信息技术和计算机网络为桥梁，全面实现通信自动化、家政管理自动化和小区各配套设施的综合管理，并实现小区和附近的社区服务建筑区域联网以及与城市区域联网。”根据以上定义，智能住宅小区的系统组成包括： 1、自动化系统。这个系统对住宅的家用电器、照明设备、空调卫生系统、供水系统、燃气系统、安全防系统、消防系统、紧急呼叫、车辆出入控制系统和不断增加、不断扩充的新系统，实行自动控制及远距离控制。 2、通信自动化系统。利用计算机、、寻呼、计算机网络、多媒体设备等及时地接转处理各种语言、文字、图像信息，扩大和延伸个人的社会界面，使个人在家中工作、学习、娱乐成为可能。 3、家政管理自动化系统。可以实现家庭经济中的工资和财政收入、各项支出：如水、电、气、物业管理费用等的自动结算，各种家庭档案、
智能门铃功能设计需求说明书 功能需求描述： 一、基本功能 1、门铃 1.1 响铃两种方式：A 可直接响铃；B 手机响铃； 1.2 直接响铃可提供10 (5-10)种以上声音选择；声音效果逼真，64 和弦以上； 1.3 手机铃响直接接通手机APP 门铃界面，并可实时查看图像并进行对讲；时 间10S 2、红外侦测录像 2.1 录像启动方式：当室外被红外感应侦测后自动启动摄像机录像；时间10S 2.2 声音、图像同时进行，可存储两个途径：A 可录入门铃存储卡上(大小为8G，但是能够支持8-32G)；B 可远程录入云端；(可做选择存储卡或者云存储，接受视频服务器费用供用户自行选用) 2.3 摄像机具备红外功能（IR-CUT） 3、监视功能 3.1 手机可通过APP 查看室外情况 3.2 室内若带屏幕可通过（触摸）按键查看室外情况（本项目带屏，主要两个 方向，墨水屏，智能手表彩屏） 3.3 摄像头达到200（100万）万以上像素；视角：120° 4、天气显示功能 4.1 通过wifi 自动每天更新下载互联网天气； 4.2 室内部分具备探测室内实际温湿度功能； 4.3 室外部分具备探测室外实际温湿度功能； 4.4 采集数据显示在室内显示屏上；（显示内容：室内外实际温度，电池电量 百分比，日期-农历-阳历-星期，天气情况-最高最低温度-空气质量指数） 5、对讲功能 5.1 具备手机APP 和室外对讲功能 5.2 通过室内对讲键，具备室内和室外对讲功能 6、日期功能 日期+时间（中国区域加农历）（需要考虑CE-FCC认证） 7、关于室内屏幕 7.1 无图像显示的，考虑使用墨水屏；（本项目考虑墨水屏黑底白字，只要功 耗OK可以接受采用智能手表彩屏） 7.2 带图像显示的考虑尺寸在2.5 寸左右 二、联网功能 1、通过WIFI 接入家庭网络；
谱让人联想到的Fourier变换，是一个时间平均（time average）概念，对能量就是能量谱，对功率就是功率谱。 功率谱的概念是针对功率有限信号的，所表现的是单位频带内信号功率随频率的变化情况。保留了频谱的幅度信息，但是丢掉了相位信息，所以频谱不同的信号其功率谱是可能相同的。 有两点需要注意： 1. 功率谱是随机过程的统计平均概念，平稳随机过程的功率谱是一个确定函数；而频谱是随机过程样本的Fourier变换，对于一个随机过程而言，频谱也是一个“随机过程”。（随机的频域序列） 2. 功率概念和幅度概念的差别。此外，只能对宽平稳的各态历经的二阶矩过程谈功率谱，其存在性取决于二阶矩是否存在并且二阶矩的Fourier变换收敛；而频谱的存在性仅仅取决于该随机过程的该样本的Fourier变换是否收敛。 频谱分析： 对动态信号在频率域内进行分析，分析的结果是以频率为坐标的各种物理量的谱线和曲线，可得到各种幅值以频率为变量的频谱函数F(ω)。频谱分析中可求得幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密度等等。频谱分析过程较为复杂，它是以傅里叶级数和傅里叶积分为基础的。 功率谱密度： 功率谱密度（PSD），它定义了信号或者时间序列的功率如何随频率分布。这里功率可能是实际物理上的功率，或者更经常便于表示抽象的信号被定义为信号数值的平方，也就是当信号的负载为1欧姆(ohm)时的实际功率。
由于平均值不为零的信号不是平方可积的，所以在这种情况下就没有傅里叶变换。维纳-辛钦定理（Wiener-Khinchin theorem）提供了一个简单的替换方法，如果信号可以看作是平稳随机过程，那么功率谱密度就是信号自相关函数的傅里叶变换。 信号的功率谱密度当且仅当信号是广义的平稳过程的时候才存在。如果信号不是平稳过程，那么自相关函数一定是两个变量的函数，这样就不存在功率谱密度，但是可以使用类似的技术估计时变谱密度。 随机信号是时域无限信号，不具备可积分条件，因此不能直接进行傅氏变换。一般用具有统计特性的功率谱来作为谱分析的依据。 功率谱与自相关函数是一个傅氏变换对。 功率谱具有单位频率的平均功率量纲。所以标准叫法是功率谱密度。从名字分解来看就是说，观察对象是功率，观察域是谱域。 通过功率谱密度函数，可以看出随机信号的能量随着频率的分布情况。像白噪声就是平行于一条直线。 一般我们讲的功率谱密度都是针对平稳随机过程的，由于平稳随机过程的样本函数一般不是绝对可积的，因此不能直接对它进行傅立叶分析。可以有三种办法来重新定义谱密度，来克服上述困难。 1. 用相关函数的傅立叶变换来定义谱密度； 2. 用随机过程的有限时间傅立叶变换来定义谱密度； 3. 用平稳随机过程的谱分解来定义谱密度。 三种定义方式对应于不同的用处，首先第一种方式前提是平稳随机过程不包含周
F F T在功率谱密度计算 中的应用 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
FFT在功率谱密度计算中的应用 一、FFT算法理论依据和编程思想 FFT算法的基本思想： 考察DFT与IDFT的运算发现，利用以下两个特性可减少运算量： Ⅰ)系数是一个周期函数，它的周期性和对称性可利用来改进运算，提高计算效率。如: 因此 利用这些周期性和对称性，DFT运算中有些项可合并； Ⅱ）利用W N nk的周期性和对称性，把长度为N点的大点数的DFT运算分解为若干个小点数的DFT。因为DFT的计算量正比于N2，N小计算量也就小。 FFT算法正是基于这样的基本思想发展起来的。它有多种形式，下面是按时间抽取的FFT（N点DFT运算的分解） 先从一个特殊情况开始，假定N是2的整数次方，N=2M，M：正整数 1.将N点的DFT分解为两个N/2点的DFT： 首先将序列x（n）分解为两组，一组为偶数项，一组为奇数项 r=0,1，…，N/2-1 将DFT运算也相应分为两组： 其中X 1（k）和X 2 （k）分别是x 1 （r）和x 2 （r）的N/2点DFT。 可见，一个N点的DFT可以分解为两个N/2点的DFT，这两个N/2点的DFT再按照上面 （1）式合成为一个N点DFT，注意到，X 1（k），X 2 （k）有N/2个点，即k=0，1，…， N/2-1，由（1）式得到X（k）只有N/2点，而实际上X（k）有N个点，即k=0， 1，…，N-1，要用X 1（k），X 2 （k）表示全部X（K）值，还必须应用系数w的周期性和 对称性。 (k)的(N/2)～N-1点表示： 由X(k)= X 1（k）+w k N X 2 （k）, k=0,1,2,…,N/2-1
学号11700224 天津城建大学 实习报告 （生产实习） 起止日期：2014 年6 月16 日至2014 年7 月11 日 学生姓名杨棋焱 班级11电信2班 成绩 指导教师(签字) 计算机与信息工程学院 2014年7月11日 天津城建大学
生产实习任务书 2013—2014学年第2学期 计算机与信息工程学院电子信息工程专业班级 2 学号11700224 设计题目：函数发生器 完成期限：自2014 年 6 月16 日至2014 年7 月11 日共4周 设计依据、要求及主要内容： 一．设计的目的 1.进一步熟悉和掌握单片机系统设计和编程原理。 2.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性、控制方法。 3.通过设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。 4.通过实际程序设计和调试，掌握模块化程序设计方法和调试技术。 5.通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发单片机应用系统的全过程，为今后从事相应开发打下基础。 二．设计的基本要求 1.认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。 2.提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。 3.提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。 4.设计的说明书要求简洁、通顺，电路图内容完整、清楚、规范。 三．设计主要内容 a) 设计实现功能 STC12C5A60S2（引脚排序及基本功能同AT89S51）作为主控芯片，设计电路，完成函数发生器，实现功能： 1.可通过按键控制输出锯齿，三角，正弦，方波等波形。 2.可通过按键调整频率和幅度。 b) 原理图设计 1.原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确。 2.图中所使用的元器件要合理选用，电阻、电容等器件的参数要正确标明。 3.原理图要完整，CPU、外围器件、外扩接口、输入/输出装置要一应俱全。 c) 程序调计 1.根据要求，将总体功能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。 2.根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设计出完整的程序流程 图。
功率谱密度的估计 原始波=余弦波+白噪声 这个实验采用了两个输入，一个是白噪声，一个是有用信号和噪声信号作为输入时，他们的功率谱密度的仿真图像，并将他们进行对比。 平稳随机信号的功率谱密度（PSD ）是相关序列的离散傅里叶变换： ()()jw m XX x P w r m e ∞ --∞=∑ 采用间接法计算噪声信号的功率谱。 间接法，又称自相关法或者BT 法，在1985年由布莱克曼与图基首先开拓。间接法的理论基础是维纳-辛钦定理。他是由N 个观察值x(0),x(1),……,x(N-1),估计出自相关函数R （m ）,然后再求R （m ）的傅里叶变换作为功率谱密度的估计。 ()(),||1M jw jw m N m M S e R m e M N -=-=<=-∑ clear all; randn('state',0) NFFT=1024; %采样点数 Fs=1000; %取样频率（单位为Hz ） t=0:1/Fs:.2;
y1=cos(t*20*pi); %余弦序列 figure(1) plot(t,y1); ylabel('余弦序列'); grid on; %余弦序列的图像： %白噪声 m=(0:NFFT-1)/Fs; y=0.1*randn(size(m)); %产生高斯白噪声。 figure(2); plot(m,y); title('白噪声波形'); grid on;
%白噪声的自相关函数 [cory,lags]=xcorr(y,200,'unbiased'); %计算白噪声的自相关函数 figure(3) plot(lags,cory); %自相关函数(无偏差的)，其中，cory为要求的自相关函数，lag为自相关函数的长度。 title('白噪声相关函数'); grid on;
无线音乐门铃 设计与制作作品展示 学生：学号：指导教师：完成时间：2017.06.15 一、作品照片及测试报告 1、作品照片 图5发射模块作品正面照 图6接收放音模块作品正面照
图7作品反面照 2、测试报告 （1）硬件测试 本作品采用万能板进行焊接，对焊接功底以及识图能力有一定要求。电路中容易出现漏接，接错，短路等问题。焊接之前，需检查所有元器件是否损坏。对照原理图，仿真图进行排版，尽量减少跳线。上电前，测试电源和地是否短路。本作品须接无线模块，特别要注意正负极是否接反。 调试中发现了很多问题，犯了很多低级错误。其实很多错误都是不应该犯的。以下是我检测发现的问题： 问题一：无线接收模块电源和地接反 解决：因为没有多余的芯片，为了节约时间。所以先短接Q1（连接扬声器的三极管模拟接收模块接收信号），看有无音乐播放。 问题二：短接Q1，有音乐播放。但三极管的管脚关系搞错，把发射极和 集电极焊错
解决：对照原理图仔细检查三极管各管脚的连接，将焊错的三极管换掉。按原理的连接关系从新焊接一个三极管。 问题三：按下开关键，没有音乐播放，液晶屏无显示。 解决：检测发现发射模块13脚少接一根线。将线补齐。 问题四：无线发射模块的实物与原理图引脚顺序不一样，排版时没有注意 解决：按照实物修改原理图，对照改好的原理图从新进行焊接。 问题五：无线发射电源和地接反，芯片发烫烧坏 解决：买了一块芯片，从新接入电路 问题六：液晶显示器12864在原理图中的19,20脚接反 解决：老师指出12864和1602接线有问题，通过查阅资料，百度12864以及1602的功能表发现确实接错，将焊错的线改掉 （2）软件测试 本作品采用单片机进行编程，单片机编程较为复杂，在编程调试中我遇到了很多问题。我采用分段的方法进行编程，一段程序一段程序的编写调试。首先，将程序下入仿真软件中进行仿真。然后，将程序下入学习开发板上，在下载之前在程序中把P2.5换成P3.0，模拟发射信号P2.7换成P1.0。测试能否正常播放音乐和显示。再将程序下本作品调试。在老师的悉心指导下，最终完成了任务设计书的要求。下面是我编程中遇到的问题及解决方法：问题一：1602液晶显示 解决：由于平时上课并未接触过液晶显示的程序，只学习了点阵，通过自己在网上查找资料。终于写出了一个液晶显示程序，经过仿真发现只能自
功率谱密度 不同形式的数字基带信号具有不同的频谱结构，分析数字基带信号的频谱特性，以便合理地设计数字基带信号，使得消息代码变换为适合于给定信道传输特性的结构，是数字基带传输必须考虑的问题。 在通信中，除特殊情况（如测试信号）外，数字基带信号通常都是随机脉冲序列。因为，如果在数字通信系统中所传输的数字序列是确知的，则消息就不携带任何信息，通信也就失去了意义。故我们面临的是一个随机序列的谱分析问题。 考察一个二进制随机脉冲序列。设脉冲、分别表示二进制码“0”和“1”, 为 码元的间隔，在任一码元时间内，和出现的概率分别为p和1-p。 则随机脉冲序列x(t)可表示成: 其中 研究由上面二式所确定的随机脉冲序列的功率谱密度，要用到概率论与随机过程的有关知识。可以证明，随机脉冲序列x(t)的双边功率谱公式（1）： 其中、分别为、的傅氏变换，。 可以得出如下结论： （1）随机脉冲序列功率谱包括两部分：连续谱（第一项）和离散谱（第二项）。对于连续谱而言，由于代表数字信息的及不能完全相同，故，因此，连 续谱总是存在；而对于离散谱而言，则在一些情况下不存在，如及是双极性的脉冲，且出现概率相同时。 （2）当、、p及给定后，随机脉冲序列功率谱就确定了。 上式的结果是非常有意义的，它一方面能使我们了解随机脉冲序列频谱的特点，以及如何去具体地计算它的功率谱密度；另一方面根据它的离散谱是否存在这一特点，将使我们明确能否从脉冲序列中直接提取离散分量，以及采取怎样的方法可以从基带脉冲序列中获得所需的离散分量。这一点，在研究位同步、载波同步等问题时，将是十分重要的；再一方面，根据它的连续谱可以确定序列的带宽（通常以谱的第一个零点作为序列的带宽）。 下面，以矩形脉冲构成的基带信号为例，通过几个有代表性的特例对功率谱密度公式的应用及意义做进一步的说明，其结果对后续问题的研究具有实用意义。
无线遥控电子门铃的设计方案 1 无线门铃设计方案分析与论证 1.1电路整体分析 无线的电子门铃主要包括以下几个主要部分：触发开关，信号发射端，信号接收端，音频功放电路。 当客人来到家门口时，按下触发开关时，会使信号发射端发射出一个调频信号，通过信号接收端对调频信号解调，经过解调后的信号通过音频功放电路发出声音，提醒主人有客人来访，主人做出抉择：开门与否。原理框图如图1所示。 图1无线门铃原理基本框图 1.2 各模块分析 根据题目要求以及上部分的初步分析，可知此门铃分两大模块，即发射模块与接收模块。在发射模块中，开关被按下之后，调制振荡电路开始工作，产生的32.768KHz 的信号波形输入到稳频电路中进行稳定；接着信号又输入到高频振荡电路中进行调制，达到约250MHz 后，由天线将信号以电磁波的形式发射到空气中。而在接收模块中，天线连接到振荡接收电路中，信号进入之后，通过解调电路和信号放大电路、选频整形电路可以得到较准确的和发射端按键状态相同的高低电平信号；接着可以利用此电平触发音乐芯片，音乐芯片即可发出音乐的电平信号，最后将此信号通过推挽功放电路连接扬声器播放门铃音乐。 发射模块的工作原理框图如图2所示：
图2 无线门铃发射端框图 接收模块的工作原理框图如图3所示： 图3 无线门铃接收端框图 1.3 设计与调试要点分析 在设计无线控制产品时，由于无线电信号容易受环境因素的干扰，在没有专
业设备的前提下，很难制作成功。另外无线数据传输和有线不同，传输的数据只在短时间是稳定的，时间稍长便会受到干扰，因此在对数据进行传输时必须采用编码进行传送。在本电路的设计中，高频部分选用了专用的发射和接收模块，同时数据的编码和解码也用了硬件完成，因此大大提高了制作的成功率。 2 设计方案选择与分析 2.1方案设计 方案一：运用集成电路组成主要部分电路 将电路切割成以下部分： （1）信号发射端 运用CD4069芯片，NPN管和晶振产生一个特定的调频信号及其外围电路组成信号发射端。该信号发射端能够根据晶振的筛选频率产生一个特定的调频信号，发射比较稳定，不易受干扰。 （2）信号接收端 运用基本的NPN管和一个晶振及其外围电路组成信号接收端。在里面加一个晶振后会由信号发射端的晶振的筛选频率做出筛选，选出特定的信号频率，进行放大和输入下一级的音频功放电路里面！ （3）音频功放电路 运用常用的音乐IC芯片及功放组成音频功放电路。对输入进来的信号产生音乐IC里面所存储的音乐声音。 方案二：运用收音机的原理做主要电路 电路可分为以下几个部分： (1)信号发射端 运用4069芯片和NPN管及其外围电路组成一个信号发射端，能产生调频信号，再加上NPN管组成的射频信号振荡器，使发出去的信号抗干扰能力加强。 (2)信号接收端 运用TDA7201T作为信号接收端的主要芯片，本芯片为收音机里面常用芯片，具有抗干扰能力强，波动小，信号稳定等特点，在选频方面很出色！ 运用NPN管和其外围电路进一步使信号稳定和精确，使送入下一级的信号比较好。 (3)音频功放电路 运用飞利浦公司生产的先进的微型片状表面封装集成电路—TDA7052芯片。此芯片具有双音门铃。 2.2方案比较 通过上面的方案设计可以看出两个方案都是很不错的方案。 方案一：优点:电路简单，符合现阶段的知识的运用，而且芯片都比较常见，易买，易操作。特别是电路里面加入晶振筛选调频信号，使的发射出去的信号频率确定，易于接收端的选定。在接收端运用NPN管组成的超再生接收电路，接收
功率谱密度谱是一种概率统计方法，是对随机变量均方值的量度。一般用于随机振动分析，连续瞬态响应只能通过概率分布函数进行描述，即出现某水平响应所对应的概率。 功率谱密度是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值—频率值的关系曲线，其中功率谱密度可以是位移功率谱密度、速度功率谱密度、加速度功率谱密度、力功率谱密度等形式。数学上，功率谱密度值—频率值的关系曲线下的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。 谱是个很不严格的东西，常常指信号的Fourier变换，是一个时间平均（time average）概念功率谱的概念是针对功率有限信号的(能量有限信号可用能量谱分析)，所表现的是单位频带内信号功率随频率的变换情况。保留频谱的幅度信息，但是丢掉了相位信息，所以频谱不同的信号其功率谱是可能相同的。有两个重要区别：1。功率谱是随机过程的统计平均概念，平稳随机过程的功率谱是一个确定函数；而频谱是随机过程样本的Fourier变换，对于一个随机过程而言，频谱也是一个“随机过程”。（随机的频域序列）2。功率概念和幅度概念的差别。此外，只能对宽平稳的各态历经的二阶矩过程谈功率谱，其存在性取决于二阶局是否存在并且二阶矩的Fourier变换收敛；而频谱的存在性仅仅取决于该随机过程的该样本的Fourier变换是否收敛。热心网友回答提问者对于答案的评价：谢谢解答。 频谱分析（也称频率分析），是对动态信号在频率域内进行分析，分析的 结果是以频率为坐标的各种物理量的谱线和曲线，可得到各种幅值以频率为变 量的频谱函数F(ω)。频谱分析中可求得幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密 度等等。频谱分析过程较为复杂，它是以傅里叶级数和傅里叶积分为基础的。 功率谱是个什么概念？它有单位吗? 随机信号是时域无限信号，不具备可积分条件，因此不能直接进行傅氏变换。一般用具有统计特性的功率谱来作为谱分析的依据。功率谱与自相关函数是一个傅氏变换对。功率谱具有单位频率的平均功率量纲。所以标准叫法是功率谱密度。通过功率谱密度函数，可以看出随机信号的能量随着频率的分布情况。像白噪声就是平行于w轴，在w轴上方的一条直线。 功率谱密度，从名字分解来看就是说，观察对象是功率，观察域是谱域，通常指频域，密度，就是指观察对象在观察域上的分布情况。一般我们讲的功率谱密度都是针对平稳随机过程的，由于平稳随机过程的样本函数一般不是绝对可积的，因此不能直接对它进行傅立叶分析。可以有三种办法来重新定义谱密度，来克服上述困难。 一是用相关函数的傅立叶变换来定义谱密度；二是用随机过程的有限时间傅立叶变换来定义谱密度；三是用平稳随机过程的谱分解来定义谱密度。三种定义方式对应于不同的用处，首先第一种方式前提是平稳随机过程不包含周期分量并且均值为零，这样才能保证相关函数在时差趋向于无穷时衰减，所以lonelystar说的不全对，光靠相关函数解决不了许多问题，要求太严格了；对于第二种方式，虽然一个平稳随机过程在无限时间上不能进行傅立叶变换，但是对于有限区间，傅立叶变换总是存在的，可以先架构有限时间区间上的变换，在对时间区间取极限，这个定义方式就是当前快速傅立叶变换（FFT）估计谱密度的依据；第三种方式是根据维纳的广义谐和分析理论：Generalized harmonic analysis, Acta Math, 55(1930),117-258,利用傅立叶-斯蒂吉斯积分，对均方连续的零均值平稳随机过程进行重构，在依靠正交性来建立的。 另外，对于非平稳随机过程，也有三种谱密度建立方法，由于字数限制，功率谱密度的单位
1.基本方法 周期图法是直接将信号的采样数据x(n)进行Fourier变换求取功率谱密度估计的方法。假定有限长随机信号序列为x(n)。它的Fourier变换和功率谱密度估计存在下面的关系： 式中，N为随机信号序列x(n)的长度。在离散的频率点f=kΔf,有： 其中，FFT[x(n)]为对序列x(n)的Fourier变换，由于FFT[x(n)]的周期为N，求得的功率谱估计以N为周期，因此这种方法称为周期图法。下面用例子说明如何采用这种方法进行功率谱 用有限长样本序列的Fourier变换来表示随机序列的功率谱，只是一种估计或近似，不可避免存在误差。为了减少误差，使功率谱估计更加平滑，可采用分段平均周期图法（Bartlett法）、加窗平均周期图法（Welch法）等方法加以改进。 2. 分段平均周期图法（Bartlett法） 将信号序列x(n)，n=0,1,…,N-1，分成互不重叠的P个小段，每小段由m个采样值，则 P*m=N。对每个小段信号序列进行功率谱估计，然后再取平均作为整个序列x(n)的功率谱估计。 平均周期图法还可以对信号x(n)进行重叠分段，如按2:1重叠分段，即前一段信号和后一段信号有一半是重叠的。对每一小段信号序列进行功率谱估计，然后再取平均值作为整个序列x(n)的功率谱估计。这两种方法都称为平均周期图法，一般后者比前者好。程序运行结果为图9-5，上图采用不重叠分段法的功率谱估计，下图为2:1重叠分段的功率谱估计，可见后者估计曲线较为平滑。与上例比较，平均周期图法功率谱估计具有明显效果（涨落曲线靠近0dB）。 3.加窗平均周期图法 加窗平均周期图法是对分段平均周期图法的改进。在信号序列x(n)分段后，用非矩形窗口对每一小段信号序列进行预处理，再采用前述分段平均周期图法进行整个信号序列x(n)的功率谱估计。由窗函数的基本知识（第7章）可知，采用合适的非矩形窗口对信号进行处理可减小“频谱泄露”，同时可增加频峰的宽度，从而提高频谱分辨率。 其中上图采用无重叠数据分段的加窗平均周期图法进行功率谱估计，而下图采用重叠数据分段的加窗平均周期图法进行功率谱估计，显然后者是更佳的，信号谱峰加宽，而噪声谱均在0dB附近，更为平坦（注意采用无重叠数据分段噪声的最大的下降分贝数大于5dB，而重叠数据分段周期图法噪声的最大下降分贝数小于5dB）。 4. Welch法估计及其MATLAB函数 Welch功率谱密度就是用改进的平均周期图法来求取随机信号的功率谱密度估计的。Welch 法采用信号重叠分段、加窗函数和FFT算法等计算一个信号序列的自功率谱估计(PSD如上例中的下半部分的求法)和两个信号序列的互功率谱估计（CSD）。 MATLAB信号处理工具箱函数提供了专门的函数PSD和CSD自动实现Welch法估计，而不需要自己编程。 （1）函数psd利用Welch法估计一个信号自功率谱密度，函数调用格式为： [Pxx[,f]]=psd(x[,Nfft,Fs,window,Noverlap,’dflag’])