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Kurzzeit-Spektralanalyse: Beispiele
Die Kurzzeit-Spektralanalyse mit der DFT eröffnet die Möglichkeit, Signale jeweils über kurze
Zeitabschnitte im Frequenzbereich zu untersuchen und charakteristische Veränderungen an-
hand der Kurzzeitspektren sichtbar zu machen.
In diesem Versuch wird die Kurzzeit-Spektralanalyse durch die DFT an zwei Beispielen er-
probt: einem DTMF-Signal aus der Telefonie und einem Audiosignal. Bei den DTMF-Signalen
geht es darum, ein durch Tastendruck ausgewähltes Signal kurzer Dauer, das aus zwei be-
stimmten Tönen besteht, zu erkennen. Beim Audiosignal wird das Signal in kurze Blöcke zer-
legt und blockweise der FFT unterworfen. Dadurch lassen sich Änderungen der charakteristi-
schen Eigenschaften im Frequenzbereich im Spektrogramm anschaulich darstellen.
Schlüsselbegriffe
Kurzzeit-Spektralanalyse, Mehrfrequenzwahlverfahren, Spektrogramm
Lernziele
Nach Bearbeiten dieses Versuches können Sie
zu einer FFT der Länge
N
die spektrale Auflösung angeben bzw. umgekehrt eine für die Anwendung
geeignete FFT-Länge bestimmen
eine für die Anwendung geeignete Fensterfolge auswählen und die Wahl begründen
beispielhaft die Anwendung der Kurzzeit-Spektralanalyse auf Audiosignale erläutern und ein
Spektrogramm interpretieren
die MATLAB-Funktion
spectrogram
einsetzen
6.1
Mehrtonsignal
Obere Frequenzgruppe
Ein wichtiges Einsatzgebiet der digitalen Signal-
verarbeitung ist die Spektralanalyse analoger Sig-
nale. Anders als bei den bisher vorgegebenen Fol-
gen liegt jetzt ein analoges Signal zugrunde. Es
wird eine ideale Abtastung vorausgesetzt. Die spe-
ziellen Fragen der realen A/D-Umsetzung werden
in Abschnitt 16 behandelt.
697 Hz
1
2
3
A
4
5
6
B
770 Hz
6.1.1
Mehrfrequenzwahlverfahren
Als Anwendungsbeispiel wird das
Mehrfrequenz-
wahlverfahren
der analogen Telefonie mit den
DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency)-
Signalen
be-
trachtet. Das DTMF-Verfahren ermöglicht die
digitale Inbandsignalisierung über analoge Sprach-
telefonkanäle und hat zur Ablösung der Wähl-
scheibe durch den Tastenwahlblock beigetragen. In
852 Hz
7
8
9
C
0
#
D
941 Hz
.
Bild 6-1
Tastenwahlblock des Telefons mit
den DTMF-Tonpaaren
