詳解MATLAB PSD函數

一、MATLAB PSD函數

function [Pxx,F] = psd(x,nfft,Fs,window,noverlap,dflag)

該函數用於計算信號的功率譜密度估計。其中，x 為時間序列數據向量，nfft 為FFT長度，Fs為採樣率，window為窗函數，noverlap為重疊數據的長度，dflag為可選參數，用於指定譜密度估計類型，如 “onesided” 和 “twosided”。

二、MATLAB PSD函數不能用矩陣

MATLAB PSD函數不能接受矩陣作為輸入參數。但是，可以使用循環，將矩陣中的每個列向量分別傳遞給該函數，以獲得每個列向量的功率譜密度估計。

下面是一個示例代碼：

% 隨機創建一個 10 X 3 矩陣
M = rand(10,3);
Fs = 1000;          % 採樣率
nfft = 1024;        % FFT長度
window = hamming(nfft);    % 窗函數
noverlap = round(0.5*nfft); % 重疊數據長度

% 循環處理數據
for i=1:size(M,2)
    [Pxx,F] = psd(M(:,i),nfft,Fs,window,noverlap,'onesided');
    % do something with Pxx and F
end

三、MATLAB PSD什麼函數可以代替

除了MATLAB PSD函數外，還有其他的函數可以用來估計信號的功率譜密度，如welch、periodogram、cpsd等。這些函數也可以通過調用 MATLAB 提供的 Spectrum Analyzer app 來進行可視化。

下面是使用 Welch函數進行功率譜密度估計的示例代碼：

% 隨機創建一個向量
x = randn(1,1024*4);

Fs = 1000;      % 採樣率
nfft = 1024;    % FFT長度
window = hamming(nfft);    % 窗函數
noverlap = round(0.5*nfft); % 重疊數據長度

[Pxx,F] = pwelch(x,window,noverlap,nfft,Fs,'onesided');
% do something with Pxx and F

四、如何對功率譜密度估計結果進行可視化

可以使用 MATLAB 內置的 plot 函數來將功率譜密度估計結果繪製成圖像。

下面是示例代碼：

% 生成信號
Fs = 1000;          % 採樣率
t = 0:1/Fs:1-1/Fs;  % 時間向量
x = cos(2*pi*100*t) + randn(size(t));

% 計算功率譜密度估計
nfft = 2^nextpow2(length(x));
[Pxx,F] = pwelch(x,hamming(round(length(x)/8)),[],nfft,Fs);

% 繪製圖像
plot(F,Pxx);
xlabel('Frequency (Hz)');
ylabel('Power Spectral Density (dB/Hz)');
title('Power Spectral Density Estimate');

五、總結

MATLAB PSD函數是一種常用的信號處理工具，可以用於估計信號的功率譜密度。當需要處理矩陣中的數據時，需要使用循環對每個列向量進行信號處理。除了 PSD 函數，還有 Welch 等函數可以進行功率譜密度估計，同時可以使用 MATLAB 內置的 plot 函數將估計結果可視化。