如何在Matplotlib中实现负X轴上的信号幅度谱展示

你遇到的问题由两个操作错误共同导致：

• Matplotlib的magnitude_spectrum 方法默认针对实输入信号仅展示正频率半轴，默认参数sides='default' 对实信号等价于'onesided'，不会生成负频率区间的幅值数据，即使手动设置了负半轴的x轴范围也没有对应数据可以渲染。
• x轴范围设置顺序错误，你先调用set_xlim 定义范围，再执行绘图方法，绘图过程会自动覆盖之前设置的x轴范围，导致自定义范围不生效。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

np.random.seed(0)

dt = 1  # 采样间隔
Fs = 11000  # 采样频率
t = np.arange(0,1,1/Fs)

# 生成混合余弦信号
s = 20000 * np.cos(2 * np.pi * 5025 * t) + 10000*np.cos(2 * np.pi * 2507 * t -np.pi/2)

fig, axs = plt.subplots(nrows=2, ncols=2, figsize=(10, 10))

axs[0, 0].set_title("幅度谱")
# 先调用绘图方法，添加sides参数指定输出双边谱
axs[0, 0].magnitude_spectrum(s, Fs=Fs, color='C1', sides='twosided')
# 绘图完成后再设置x轴范围
axs[0, 0].set_xlim([-Fs/2, Fs/2])

axs[0, 1].remove()  # 隐藏空白子图
axs[1, 0].remove()
axs[1, 1].remove()

fig.tight_layout()
plt.show()

• 新增sides='twosided' 参数：强制方法生成包含正负频率区间的完整双边幅度谱，生成负半轴对应幅值数据
• 调整set_xlim 调用顺序到绘图语句之后，避免自定义范围被绘图逻辑自动覆盖

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Letho123