数学、数值分析

信号处理模拟器

数学、数值分析领域中专注于信号处理的相关计算条件、公式、设计决策对比模拟器集合。

37 个模拟器

相邻类别

AI、计算机科学控制、机器人物理基础验证、品质

工具列表

LMS自适应滤波器收敛与步长模拟器

Adaptive Filter Lms Simulator

信号处理

通过MSE收敛、估计滤波器形状和稳定区域图，寻找快速且稳定的适应条件。

AM/FM调制模拟器

AM/FM Modulation Simulator

信号处理

学习如何将音频等信息信号"装载"到电磁波上的工具。在AM（振幅调制）和FM（频率调制）之间切换，改变载波频率、信息频率和调制指数，调制波形、频率频谱和占用带宽会实时改变。

Bit Error Rate (BER) Simulator

信号处理

AWGN信道误码率（BER）模拟器：调整Eb/N0、调制方式（BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM）、比特率与编码增益，实时显示瀑布曲线、星座图与所需Eb/N0。。

误比特率BEREb/N0信噪比

Chirp-Z变换 / Zoom-DFT 模拟器——窄带高分辨率解析

Chirp-Z Transform / Zoom-DFT Simulator — High-Resolution Narrow-Band Analysis

信号处理

Chirp-Z 变换模拟器通过 Zoom-DFT 在任意窄带内进行高分辨率频谱分析，能将 DFT 无法分辨的两个邻近频率（例如 100Hz 与 105Hz）实时清晰地分离开来。

Chirp-Z变换CZTZoom-DFT频率分辨率

压缩感知L1重构模拟器

Compressive Sensing & L1 Reconstruction Simulator

信号处理

压缩感知（Compressive Sensing）L1 重构模拟器：从 M ≪ N 的少量观测中用 L1 最小化恢复 K 稀疏信号。调节信号维数、观测数、观测矩阵、噪声与重构算法（BP/IST/OMP），实时查看 Candes-Tao 条件、RIP 与重构误差的。

压缩感知Compressive Sensing稀疏信号L1最小化

频谱泄漏与窗函数补正模拟器

DFT Leakage Window Detail Simulator

信号处理

通过扇贝损失、泄漏底噪和等效噪声带宽观察 DFT 频点偏移与窗函数影响。

数字滤波器设计工具

Digital Filter

信号处理

本文介绍数字滤波器设计工具，支持IIR（Butterworth、Chebyshev I型）与FIR（移动平均）滤波器设计。通过实时可视化频率响应、滤波器系数及测试信号响应，深入解析Butterworth幅度平方响应、双线性变换及群延迟公式，

数字滤波器FIRIIR巴特沃斯

动态时间规整 DTW 模拟器

Dynamic Time Warping (DTW) Simulator

信号处理

动态时间规整（Dynamic Time Warping, DTW）在线模拟器：调整两条序列长度、Sakoe-Chiba 窗宽、距离度量、相位偏移与幅值缩放，实时显示 DTW 距离、朴素 L2 距离、受限单元数、内存节省率与加速比，帮助理解时间序列对齐与模式匹配。免费工具。

动态时间规整DTWDynamic Time Warping时间序列分析

眼图模拟器

Eye Diagram Simulator

信号处理

高速数字信号眼图在线模拟器：调整比特率、上升时间、定时抖动与幅度噪声，实时观察眼图张开或闭合，并即时显示眼高、眼宽、单位间隔UI与Q因子，帮助评估信号完整性。免费工具。

眼图眼图案信号完整性抖动

FFT频谱解析模拟器

FFT Spectrum Analyzer Simulator

信号处理

合成最多5个正弦波分量，实时分析FFT频谱。直观理解窗函数效果、频谱泄漏、THD和频率分辨率。

FFT频谱解析窗函数频率分辨率

FIR滤波器设计模拟器——窗函数法

FIR Filter Design Simulator — Window Method

信号处理

使用窗函数法实时设计 FIR 低通滤波器。调整截止频率、滤波器阶数与窗函数,即可查看冲激响应与频率响应 (dB),并自动计算抽头数、过渡带宽、阻带衰减和群延迟,是免费的数字信号处理在线工具。

通过鼠标绘制任意封闭曲线，离散傅里叶变换（DFT）将其分解为一系列旋转圆（本轮）。实时调整圆的数量，观察傅里叶近似精度如何变化。每个圆具有特定半径、角速度与初相，直观展示信号分解与合成的数学过程。体验交互式模拟，深入理解傅里叶级数与周期函数

探索傅里叶级数如何通过谐波叠加合成方波、三角波和锯齿波。本模拟器允许您实时调整谐波数量（N=1至50），直观观察吉布斯现象中的过冲与振荡，并同步查看各谐波振幅的频谱变化。通过交互式体验，深入理解周期信号分解与合成的数学原理，掌握不同波形对应

交互式FFT可视化工具，支持正弦波、方波、锯齿波、三角波等信号类型。实时显示时域波形、幅度谱和相位谱，支持Hann、Hamming、Blackman窗函数。计算主频、信噪比和总谐波失真。

傅里叶变换FFT信号处理

Goertzel算法模拟器——DTMF单频检测

Goertzel Algorithm Simulator — DTMF Single Frequency Detection

信号处理

Goertzel 算法模拟器以 DTMF 按键检测为例，使用二阶 IIR 滤波器计算单一频率 bin 的检测强度。相比 FFT，可在 O(N) 内提取单个 bin，是嵌入式设备音调检测的理想方法。

GoertzelDTMFDFT频率检测

希尔伯特变换与解析信号——包络检测

Hilbert Transform & Analytic Signal — Envelope Detection

信号处理

对AM信号应用基于DFT的希尔伯特变换，从解析信号中提取瞬时幅度、瞬时相位、瞬时频率。通过改变载波频率或调制指数，直观学习包络线检测与解调的原理。

希尔伯特变换解析信号包络检测瞬时振幅

双线性变换模拟器——从模拟到数字IIR

Bilinear Transform Simulator — Analog to Digital IIR

信号处理

一个将模拟一阶低通滤波器 H(s)=ωc/(s+ωc) 通过双线性变换转换为数字 IIR 滤波器的工具。改变截止频率和采样频率时，IIR 系数 b0/b1/a1、频率响应、频率翘曲、预翘曲效果实时显示。

双线性变换IIR滤波器数字滤波器设计频率扭曲

IIR滤波器设计模拟器——Butterworth低通增益特性

IIR Filter Designer — Butterworth Low-Pass Magnitude Response

信号处理

IIR 滤波器设计在线模拟器：可视化巴特沃斯低通滤波器的幅频响应，实时根据截止频率 f_c、阶数 N、阻带 f_s 与衰减 A_s 计算所需最小阶数与滚降斜率。

IIR滤波器Butterworth低通滤波器频率响应

拉普拉斯变换、逆变换模拟器

Laplace Transform

信号处理

探索拉普拉斯变换与逆变换的完整计算流程。本工具支持实时计算变换对、进行部分分数展开、绘制极零点图，并应用初值与终值定理。通过直观的可视化，清晰展示时域函数f(t)与复频域函数F(s)的对应关系，助您深入理解信号与系统的复频域分析。

拉普拉斯变换传递函数部分分数脉冲响应

匹配滤波器模拟器——噪声中脉冲检测

Matched Filter Simulator — Pulse Detection in Noise

信号处理

匹配滤波器模拟器通过卷积在白噪声中检测已知脉冲信号，实时计算输入/输出 SNR 与处理增益。改变信号幅度、脉冲长度与噪声强度，直观理解输出 SNR 改善等于脉冲长度 L 倍的原理。

匹配滤波器信号检测信噪比处理增益

MFCC特征模拟器——梅尔频率倒谱系数

MFCC Feature Simulator — Mel-Frequency Cepstral Coefficients

信号处理

从音声信号经过预强调、汉明窗、FFT、梅尔滤波器组、对数、DCT 提取 MFCC 的过程分阶段可视化。直观学习语音识别的标准特征量。

MFCC梅尔频率倒谱系数语音特征语音识别

互信息量 MI 估计模拟器

Mutual Information (MI) Estimation Simulator

信号处理

互信息 I(X;Y) 估计模拟器：用 KSG（k近邻）、分箱、KDE、解析解四种估计器实时计算二维高斯样本的 MI（nats／bits），并比较偏差、95% 置信区间宽度与相对误差。可调样本数、相关系数、近邻数 k 与分箱数。。

互信息量Mutual InformationKSGKraskov

奈奎斯特采样定理模拟器——折叠（混叠）

Nyquist Sampling Theorem Simulator — Aliasing of Sampled Signals

信号处理

奈奎斯特采样定理模拟器：通过信号频率 f、采样频率 f_s、观测时间、量化比特数 N 实时计算奈奎斯特频率 f_s/2、混叠频率 f_alias 及量化 SNR=6.02N+1.76 dB，可视化连续波、采样点与重建波。

奈奎斯特采样定理混叠折叠

帕塞瓦尔定理——时间与频率的能量守恒

Parseval's Theorem — Energy Conservation in Time and Frequency

信号处理

帕塞瓦尔定理模拟器实时验证离散信号的时域能量Σ|x|²与频域能量(1/N)Σ|X|²在DFT下完全相等，通过正弦、矩形脉冲、高斯三种信号检验能量守恒，是学习傅里叶分析与频谱估计的最佳教学工具。

帕塞瓦尔定理DFTFFT能量守恒

香农通信道容量模拟器——信息论极限

Shannon Channel Capacity Simulator — Information Theory Limit

信号处理

基于香农-哈特利定理,从带宽与信噪比实时计算信道容量 C=B·log2(1+S/N),并显示SNR、频谱效率,以及为达到目标速率所需的带宽。是信息论与通信工程的可视化学习工具。

使用这款CAE工具实时可视化巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔IIR滤波器的幅频与相频响应。通过交互式调整滤波器类型、阶数和截止频率，直观探索滤波器设计原理，深入理解不同滤波器特性对频率响应的影响，助力快速掌握数字滤波器核心知识。

信号调制模拟器提供AM、FM、PM三种调制方式的实时可视化模拟。用户可调整载波频率、调制指数等关键参数，即时观察波形与频谱变化，深入理解带宽占用与功率效率特性。适用于通信原理教学与工程分析，直观展示调制技术核心原理。

探索信号噪声对测量精度的影响。本SNR分析工具支持向正弦波添加白噪声、粉红噪声或量化噪声，实时计算信噪比(SNR)、有效位数(ENOB)和噪底，并通过时域波形与FFT频谱可视化，助您深入理解噪声特性与量化误差。

通过交互式可视化深入理解奈奎斯特-香农采样定理。实时观察当采样频率低于信号频率两倍时，混叠现象如何产生，并直观展示混叠频率的具体表现形式。掌握核心概念：奈奎斯特准则、混叠频率与奈奎斯特频率（f_N = f_s / 2）。本工具帮助您清晰理解

采样定理混叠香农奈奎斯特

扩频处理增益模拟器

Spread Spectrum Processing Gain Simulator

信号处理

直接序列扩频（DSSS）模拟器：根据码片速率、数据速率、干扰功率、所需 Eb/N0 与系统损耗，实时计算处理增益、占用带宽与抗干扰余量，帮助设计抗干扰通信链路。。

本文介绍一款功能强大的波形生成与合成模拟器，支持任意合成正弦波、方波、三角波和锯齿波。工具可实时显示时域波形、频谱和RMS值，并提供方波等波形的数学公式（如傅里叶级数展开）以深入理解合成原理。适用于信号处理教学、工程分析与音频开发等领域，帮

波形合成傅里叶级数信号处理周频谱

Daubechies-4小波模拟器——db4多分辨率分析

Daubechies-4 Wavelet Simulator — db4 Multiresolution Analysis

信号处理

Daubechies-4小波模拟器：使用4抽头正交小波db4对一维信号进行多分辨率分解，通过细节系数阈值置零可视化压缩行为与重构MSE，体验比Haar更光滑的小波基性能。

Daubechiesdb4小波多分辨率分析

Haar小波变换模拟器——多分辨率分析与压缩

Haar Wavelet Transform Simulator — Multiresolution Analysis and Compression

信号处理

Haar 小波变换模拟器可视化 1D 信号的多分辨率分析。改变样本数、分解层数、阈值与信号类型，实时观察近似与细节系数金字塔，以及阈值处理带来的压缩率与重构误差。

Haar小波多分辨率分析MRA

窗函数频谱特性比较——主瓣宽度与旁瓣抑制

Window Function Spectral Comparison — Mainlobe Width and Sidelobe Suppression

信号处理

窗函数频谱特性模拟器实时对比矩形、Hann、Hamming、Blackman 窗的主瓣宽度与旁瓣电平，可视化窗函数对 FFT 频谱泄漏的抑制效果，是信号处理学习的最佳教学工具。

窗函数Hann窗Hamming窗Blackman窗

Z变换、数字信号分析模拟器

Z Transform

信号处理

输入传递函数H(z)的分子/分母多项式系数，即时绘制Z平面极零点图、频率响应（幅度+相位）及32点冲激响应。自动判断系统稳定性，计算直流增益、峰值增益与截止频率。

Z变换数字滤波器z平面频率响应

使用指南

选择滤波器类型（低通、高通、带通）
以Hz为单位输入截止频率（例：1kHz、50kHz）
指定采样频率，决定滤波器阶数（1阶～8阶）
设置输入信号的频率成分，点击模拟运行按钮
用图表确认频率响应特性（增益、相位）和阶跃响应

具体计算示例

音频设备噪声滤波器设计示例：采样频率48kHz、截止频率15kHz的低通滤波器（4阶Butterworth）设计情况下，3dB衰减点为14.8kHz，100kHz的高频噪声衰减至-96dB。通过带宽纹波低于0.5dB，群延迟为3.2ms，可最小化音频信号的相位失真。

实务注意事项

电机控制（PWM 20kHz）情况下，将截止频率设置为采样频率的1/3以下，防止超过奈奎斯特频率的混叠
医疗设备ECG信号处理需要与50/60Hz工频陷波滤波器的组合设计
滤波器阶数越高获得越陡峭的截断特性，但运算负荷增加，需确认RTOS的CPU使用率
FIR、IIR滤波器的实现方式会大幅改变硬件资源消耗量