Создайте две секунды выходного сигнала генератора, управляемого напряжением, управляемого синусоидой, дискретизированной на частоте 10 кГц.

fs = 10e3;
t = 0:1/fs:2;
x = vco(sin(2*pi*t),[0.1 0.4]*fs,fs);

Вычислите и постройте график STFT сигнала. Используйте окно Кайзера длиной 256 и параметром формы $\beta \mathrm{=}$5. Укажите длину перекрытия в виде 220 выборок и длину DFT в виде 512 точек. Постройте график STFT с картой цветов и видом по умолчанию.

stft(x,fs,'Window',kaiser(256,5),'OverlapLength',220,'FFTLength',512);

Измените вид для отображения STFT в виде графика водопада. Задайте для карты цветов значение jet.

view(-45,65)
colormap jet

Создайте квадратичную чирп-схему с частотой 1 кГц в течение 2 секунд. Мгновенная частота составляет 100 Гц при $\mathit{t}\mathrm{=}$ 0 и пересекает 200 Гц $\mathit{при}\mathrm{t}$ = 1 секунда.

ts = 0:1/1e3:2;

f0 = 100;
f1 = 200;

x = chirp(ts,f0,1,f1,'quadratic',[],'concave');

Вычислите и отобразите STFT квадратичного чирпа длительностью 1 мс.

d = seconds(1e-3);
win = hamming(100,'periodic');

stft(x,d,'Window',win,'OverlapLength',98,'FFTLength',128);

Генерация сигнала с частотой 5 кГц в течение 4 секунд. Сигнал состоит из набора импульсов уменьшающейся длительности, разделенных областями колебательной амплитуды и флуктуационной частоты с тенденцией увеличения. Постройте график сигнала.

fs = 5000;
t = 0:1/fs:4-1/fs;

x = besselj(0,600*(sin(2*pi*(t+1).^3/30).^5));

plot(t,x)

Вычислите односторонние, двусторонние и центрированные краткосрочные преобразования Фурье сигнала. Во всех случаях используйте 202-образное окно Кайзера с коэффициентом формы $\beta \mathrm{=}$ 10, чтобы открыть сегменты сигнала. Отображение частотного диапазона, используемого для вычисления каждого преобразования.

rngs = ["onesided" "twosided" "centered"];

for kj = 1:length(rngs)
    
    opts = {'Window',kaiser(202,10),'FrequencyRange',rngs(kj)};

    [~,f] = stft(x,fs,opts{:});
    subplot(length(rngs),1,kj)
    stft(x,fs,opts{:})
    title(sprintf('''%s'': [%5.3f, %5.3f] kHz',rngs(kj),[f(1) f(end)]/1000))

end

Повторите вычисления, но теперь измените длину окна Кайзера на 203, нечетное число. 'twosided' частотный интервал не изменяется. Два других частотных интервала становятся открытыми на верхнем конце.

for kj = 1:length(rngs)
    
    opts = {'Window',kaiser(203,10),'FrequencyRange',rngs(kj)};

    [~,f] = stft(x,fs,opts{:});
    subplot(length(rngs),1,kj)
    stft(x,fs,opts{:})
    title(sprintf('''%s'': [%5.3f, %5.3f] kHz',rngs(kj),[f(1) f(end)]/1000))

end

Генерируют трехканальный сигнал, состоящий из трех различных чирпов, дискретизированных на частоте 1 кГц в течение одной секунды.

Вычисляют STFT многоканального сигнала, используя периодическое окно Хэмминга длиной 128 и длиной перекрытия 50 выборок.

fs = 1e3;
t = 0:1/fs:1-1/fs;

x = [chirp(t,100,1,300,'quadratic',45,'concave');
      chirp(t,100,1,500,'quadratic',[],'convex');
      chirp(t,300,1,500,'logarithmic')]'; 
  
[S,F,T] = stft(x,fs,'Window',hamming(128,'periodic'),'OverlapLength',50);

Визуализировать STFT каждого канала как график водопада. Управление поведением осей с помощью вспомогательной функции helperGraphicsOpt.

waterfall(F,T,abs(S(:,:,1))')
helperGraphicsOpt(1)

waterfall(F,T,abs(S(:,:,2))')
helperGraphicsOpt(2)

waterfall(F,T,abs(S(:,:,3))')
helperGraphicsOpt(3)

Эта вспомогательная функция задает внешний вид и поведение текущих осей.

function helperGraphicsOpt(ChannelId)
ax = gca;
ax.XDir = 'reverse';
ax.ZLim = [0 30];
ax.Title.String = ['Input Channel: ' num2str(ChannelId)];
ax.XLabel.String = 'Frequency (Hz)';
ax.YLabel.String = 'Time (seconds)';
ax.View = [30 45];
end