在 Python 中计算频率调制

Posted 2023-03-22

【中文标题】在 Python 中计算频率调制

【英文标题】：Calculate Frequency Modulation in Python

【发布时间】：2021-09-21 21:51:27

【问题描述】：

我正在尝试计算给定音频文件（12 秒）的频率调制（无线电上下文），我设法使用以下公式在正弦波上进行计算：

fm = np.sin(TWO_PI * (fc + b * data) * t)

其中 fc 是载波频率，b 是调制索引，data 是音频文件，t 是时间向量。

但我似乎无法让它在音频文件上工作，

这是我目前所拥有的：

如您所见，您无法真正了解频率何时发生变化，我可以放大，但这并不可靠且令人困惑，我很乐意听到其他方式。

这是我的完整代码：

import scipy.io.wavfile
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def generateSignalFM(t,data):
    TWO_PI = 2 * np.pi
    fc = 10000
    b = 5

    fm = np.sin(TWO_PI * (fc + b * np.array(data)) * t) # calculaying frequency modulation

    fig, axs = plt.subplots(nrows=2, ncols=1)
    fig.tight_layout()

    axs[1].plot(t,fm)
    axs[1].set_xlabel("Time(s)")
    axs[1].set_ylabel("Amplitude")
    axs[1].set_title("Modulated Signal (FM)")

    axs[0].plot(t,data)
    axs[0].set_xlabel("Time(s)")
    axs[0].set_ylabel("Amplitude")
    axs[0].set_title("Original Signal")
    plt.show()

samplerate, data = scipy.io.wavfile.read("musicSample.wav")
sample_for = 12
start_time = 30*samplerate # start from 30 seconds
end_time = start_time + (samplerate * sample_for) # sample for 1 second
split_data= data[start_time:end_time]
time = np.arange(0,sample_for,1/samplerate) #sample 1 second

【问题讨论】：

问题更适合Signal Processing

如果我在这里找不到答案，可能会在那里发帖。

不知道你从哪里得到这个公式，但它甚至不接近计算 F.M.没有一维公式可以为您提供像音频这样的多分量信号的调频。

查看This answer.@OverLordGoldDragon

【参考方案1】：

您可以使用“welch”算法查看调制后信号的 PSD。您可以通过scipy.signal.welch 进行操作，将显示如下内容：

这是 fc = 100 和 sampleRate=1000 的示例

要看到这一点，您应该在代码中使用以下上下文：

import scipy.signal as ss
FM = ss.welch(fm, fs=sampleRate, nperseg=2048, noverlap=1024, nfft=2048)
axs[0].plot(FM[0],FM[1])