← ECE Labsim← ECE Labsim

The Fourier transform: from waveform to spectrumการแปลงฟูริเยร์: จากรูปคลื่นสู่สเปกตรัม

Move the third component off a bin centre and watch its peak smear — that's leakage, not a bug.เลื่อนองค์ประกอบที่สามออกจากกึ่งกลางบิน แล้วดูยอดของมันกระจายออก — นั่นคือการรั่วไหลของสเปกตรัม ไม่ใช่ข้อผิดพลาด

Loading module…กำลังโหลดโมดูล…

About this simulatorเกี่ยวกับโปรแกรมจำลองนี้

This Fourier transform explorer plots a signal in the time domain and its FFT magnitude spectrum side by side. Move a frequency off an FFT bin and watch its peak smear into spectral leakage; switch window functions to see how tapering the signal trades main-lobe width for lower sidelobes. You can listen to the tones as well.โปรแกรมสำรวจการแปลงฟูริเยร์นี้แสดงกราฟสัญญาณในโดเมนเวลาคู่กับสเปกตรัมขนาดจาก FFT เลื่อนความถี่ออกจากบินของ FFT แล้วดูยอดกระจายเป็นการรั่วไหลของสเปกตรัม เปลี่ยนฟังก์ชันหน้าต่างเพื่อดูการแลกเปลี่ยนระหว่างความกว้างของโลบหลักกับไซด์โลบที่ต่ำลง และฟังเสียงได้ด้วย

What you can do hereสิ่งที่ทำได้ในหน้านี้

  • Build a signal from three sinusoids and see each one appear as a spectral peak.สร้างสัญญาณจากคลื่นไซน์สามตัว แล้วดูแต่ละตัวปรากฏเป็นยอดในสเปกตรัม
  • Slide one frequency between FFT bins to see spectral leakage appear and disappear.เลื่อนความถี่หนึ่งไปอยู่ระหว่างบินของ FFT เพื่อดูการรั่วไหลของสเปกตรัมเกิดขึ้นและหายไป
  • Compare rectangular, Hann, Hamming and Blackman windows on a decibel scale.เปรียบเทียบหน้าต่างสี่เหลี่ยม Hann, Hamming และ Blackman บนสเกลเดซิเบล
  • Play the combined tones through your speakers with Web Audio.ฟังเสียงรวมของทั้งสามความถี่ผ่านลำโพงด้วย Web Audio

Concepts coveredหัวข้อที่ครอบคลุม

  • Discrete Fourier transform (DFT) and FFTการแปลงฟูริเยร์แบบไม่ต่อเนื่อง (DFT) และ FFT
  • FFT bins and bin spacingบินของ FFT และระยะห่างระหว่างบิน
  • Spectral leakageการรั่วไหลของสเปกตรัม
  • Window functionsฟังก์ชันหน้าต่าง
  • Nyquist frequencyความถี่ไนควิสต์

Common questionsคำถามที่พบบ่อย

What is spectral leakage?การรั่วไหลของสเปกตรัมคืออะไร?
When a sinusoid does not complete a whole number of cycles in the FFT window, the hard cut at the window edges spreads its energy into neighbouring bins. Its single peak becomes a smeared hump.เมื่อคลื่นไซน์ไม่ครบจำนวนรอบเต็มภายในหน้าต่าง FFT การตัดสัญญาณทันทีที่ขอบหน้าต่างทำให้พลังงานกระจายไปยังบินข้างเคียง ยอดเดียวจึงกลายเป็นเนินที่กระจายออก
Why use a window function before the FFT?ทำไมต้องใช้ฟังก์ชันหน้าต่างก่อนทำ FFT?
Tapering the signal to zero at both ends (Hann, Hamming, Blackman) greatly reduces the far sidelobes that leakage creates, at the cost of a slightly wider main peak.การค่อย ๆ ลดสัญญาณลงเป็นศูนย์ที่ปลายทั้งสองด้าน (Hann, Hamming, Blackman) ช่วยลดไซด์โลบที่อยู่ไกลซึ่งเกิดจากการรั่วไหลได้มาก แลกกับยอดหลักที่กว้างขึ้นเล็กน้อย