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スペクトル解析

パラメトリクス手法とノンパラメトリクス手法

信号の周波数領域表現では、重要な、時間領域では解析困難な信号特性が示されます。スペクトル解析によって、信号の周波数成分を特徴付けることができます。MATLAB®dsp.SpectrumAnalyzer System object™ と Simulink®Spectrum Analyzer ブロックを使用して、動的な信号のリアルタイム スペクトル分析を実行します。スペクトル アナライザーでは、ウェルチの平均修正ピリオドグラム法またはフィルター バンク法を使用してスペクトル データを計算します。これらの手法は共に入力データについての仮定を一切行わない FFT ベースのスペクトル推定法であり、あらゆる種類の信号に使用できます。スペクトル アナライザーが使用するアルゴリズムの詳細については、Spectral Analysisを参照してください。スペクトルの表示に加えて、スペクトル アナライザーで信号のスペクトログラムを表示することもできます。たとえば、View the Spectrogram Using Spectrum Analyzerを参照してください。

MATLAB での後処理のためにこのデータを取得する場合は、スペクトル アナライザー オブジェクトのオブジェクト関数 isNewDataReady および getSpectrumData を呼び出します。ストリーミング ループでこれらの関数を呼び出すことにより、スペクトル データ全体を取得できます。Simulink でスペクトル データを取得するには、Spectrum Analyzer Configuration オブジェクトを作成してこのオブジェクトの関数 getSpectrumData を実行します。Simulink では、スペクトル アナライザーに表示されるスペクトル データの最後のフレームのみを取得できることに注意してください。

あるいは、dsp.SpectrumEstimator System object と Spectrum Estimator ブロックを使用してパワー スペクトルを計算し、以降の処理のスペクトル データを取得できます。スペクトル推定器によって計算されたスペクトル データを表示するには、配列プロットを使用します。例については、Estimate the Power Spectrum in MATLABEstimate the Power Spectrum in Simulinkを参照してください。

System object

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dsp.SpectrumAnalyzer時間領域信号の周波数スペクトルの表示
dsp.SpectrumEstimatorEstimate power spectrum or power density spectrum
dsp.CrossSpectrumEstimatorEstimate cross-spectral density
dsp.TransferFunctionEstimatorEstimate transfer function
dsp.BurgAREstimator(To be removed) Estimate of autoregressive (AR) model parameters using Burg method
dsp.BurgSpectrumEstimator(To be removed) Parametric spectral estimate using Burg method

ブロック

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Burg MethodPower spectral density estimate using Burg method
Covariance MethodPower spectral density estimate using covariance method
Cross-Spectrum EstimatorEstimate cross-power spectrum density
Discrete Transfer Function EstimatorCompute estimate of frequency-domain transfer function of system
Magnitude FFTCompute nonparametric estimate of spectrum using periodogram method
Modified Covariance MethodPower spectral density estimate using modified covariance method
Periodogramピリオドグラム法を使用したパワー スペクトル密度または平均二乗スペクトルの推定
Short-Time FFTNonparametric estimate of spectrum using short-time, fast Fourier transform (FFT) method
Spectrum Analyzer周波数スペクトルを表示
Spectrum EstimatorEstimate power spectrum or power-density spectrum
Yule-Walker MethodPower spectral density estimate using Yule-Walker method
Burg AR EstimatorCompute estimate of autoregressive (AR) model parameters using Burg method
Covariance AR EstimatorCompute estimate of autoregressive (AR) model parameters using covariance method
Modified Covariance AR EstimatorCompute estimate of autoregressive (AR) model parameters using modified covariance method
Yule-Walker AR EstimatorCompute estimate of autoregressive (AR) model parameters using Yule-Walker method

トピック

Spectral Analysis

Spectral analysis is the process of estimating the power spectrum (PS) of a signal from its time-domain representation. Spectral density characterizes the frequency content of a signal or a stochastic process. Intuitively, the spectrum decomposes the signal or the stochastic process into the different frequencies, and identifies periodicities. The most commonly used instrument for performing spectral analysis is the spectrum analyzer.

Estimate the Power Spectrum in MATLAB

Compute the power spectrum using the dsp.SpectrumAnalyzer and the dsp.SpectrumEstimator System objects.

Estimate the Power Spectrum in Simulink

Compute the power spectrum using the Spectrum Analyzer and the Spectrum Estimator blocks.

ウェルチ法を使用したストリーミング パワー スペクトル推定

この例では、ウェルチの平均修正ピリオドグラム法を使用して、時間領域入力のストリーミング パワー スペクトル推定を出力するブロックを紹介します。

View the Spectrogram Using Spectrum Analyzer

Compute the spectrogram and show the effect of RBW on the spectral data.

Estimate the Transfer Function of an Unknown System

You can estimate the transfer function of an unknown system based on the system's measured input and output data.

Variable-Size Signal Support DSP System Objects

List of System objects which support variable-sized signals in DSP System Toolbox™.

注目の例