КР (Курсовая работа), страница 6

- 39 -

Под списками расположены кнопки, нажимая на одну из которых можно активизировать выполнение той или иной операции.

Кнопка View – просмотр графика сигнала, спектра или характеристик фильтра. Выводятся графики или характеристики того объекта, который выделен в списке. Для выделения нескольких объектов одновременно нужно при нажатии левой кнопки мыши удерживать клавишу . При просмотре графиков можно изменять масштаб, укрупняя отдельные участки. Для измерения значений в отдельных точках используются маркеры, которые можно перетаскивать мышью. При просмотре характеристик фильтра имеется возможность совместного или раздельного вывода АЧХ (в логарифмическом или в линейном масштабе), ФЧХ (в градусах или в радианах), характеристики группового времени запаздывания, диаграммы нулей и полюсов, импульсной и переходной характеристик.

Кнопка Create – при её нажатии осуществляется расчёт спектра сигнала, выделенного в списке сигналов. В окне Spectrum Viewer в поле Parameters нужно указать метод спектрального анализа. Имеет смысл испытать несколько методов и сравнить их результаты. Обычно из непараметрических методов предпочтение отдают методу Уэлча (Welch), из параметрических – можно применить авторегрессионный метод Юла-Уолкера (Yule AR). Разумеется, не следует забывать и об обычном ДПФ (FFT). Указав метод, следует щёлкнуть мышью по кнопке Apply. Будет выведен график спектральной плотности мощности. Имеется возможность выводить спектры в линейном или в логарифмическом масштабе (меню Options).

Кнопки New и Edit позволяют осуществить синтез нового фильтра или изменить характеристики уже существующего фильтра. При нажатии одной из этих кнопок появится окно Filter Designer. При проектировании фильтра нужно задать идентификатор фильтра (поле Filter), частоту дискретизации (поле Sampling Frequency), выбрать алгоритм (Algorithm) из раскрывающегося списка. Затем задать параметры частотной характеристики фильтра в разделе Specifications. Щёлкнув по кнопке Apply, получим в центре окна график АЧХ синтезированного фильтра, в разделе Measurements отмечены некоторые параметры АЧХ. Имеется возможность редактировать расположение нулей и полюсов на соответствующей диаграмме, изменять их количество. Для этого в списке Algorithm нужно выбрать строку Pole/Zero Editor. В окне Filter Designer появится z-плоскость с изображёнными на ней полюсами и нулями. Используя мышь и инструменты, значки которых расположены в левой верхней части z-плоскости, нужно скорректировать диаграмму полюсов и нулей. Затем можно перейти в режим просмотра характеристик фильтра (окно Filter Viewer). Удобно одновременно открыть окна Filter Designer и Filter Viewer и разместить их рядом, чтобы следить за тем, как изменения положения полюсов и нулей отражаются на виде АЧХ.

- 40 -

Фильтрация сигнала осуществляется следующим образом.

1. Выбор сигнала из списка или загрузка сигнала из рабочей области MatLab. Если сигнал, фильтрацию которого нужно осуществить, имеется в списке (окно SPTool: startup.spt), то его нужно выделить мышью. Имеется возможность загрузить сигнал в программу sptool из рабочей области MatLab. Для этого нужно сначала создать сигнал в рабочей области (см. подраздел 10.1). Затем нужно выбрать команду Import в меню File главного окна программы sptool. Появится окно Import to SPTool. Переключатель Source установите в положение From Workspace. В списке Workspace Contents перечислены переменные, имеющиеся в рабочей области MatLab. В раскрывающемся списке Import As нужно выбрать строку Signal. Далее выбирают в списке идентификатор вектора, содержащего отсчёты сигнала, и нажимают кнопку --> напротив поля Data. Затем аналогичным образом вводят значение частоты дискретизации Fs в поле Sampling Frequency. Задают имя сигнала в поле Name. Под этим именем он будет помещён в список сигналов sptool. Вслед за этим следует нажать кнопку OK.

2. Расчёт фильтра или загрузка описания фильтра из рабочей области MatLab. Расчёт нового фильтра производится после нажатия кнопки New основного окна sptool (см. выше). Для загрузки описания фильтра из рабочей области MatLab задают команду Import меню File основного окна и далее в окне Import to SPTool в поле Import As выбирают строку Filter. В разделе Source устанавливают переключатель в положение From Workspace. В поле Form указывают форму задания параметров фильтра (Transfer Function – коэффициенты передаточной функции, Zeros, Poles, Gain – нули, полюсы, коэффициент усиления, 2^nd Order Sections – каскадная форма). В первом случае в полях Numerator и Denominator вводят векторы коэффициентов b и a передаточной функции фильтра (в квадратных скобках, значения отделяются пробелами) либо имена векторов, если они имеются в рабочей области MatLab. Можно выделить имена в списке Workspace Contents и нажать на кнопку --> . Во втором случае вводят векторы z, p и константу k, в третьем случае – матрицу sos. Вслед за этим нужно указать имя фильтра в поле Name и щёлкнуть по кнопке OK.

3. Фильтрация сигнала. Выделяют нужный сигнал и нужный фильтр в списках основного окна sptool. Затем нажимают кнопку Apply. В появившемся окне Apply Filter задают имя выходного сигнала в поле Output Signal. В раскрывающемся списке Algorithm задают алгоритм фильтрации: Direct Form II Transposed (filter). Затем нужно щёлкнуть по кнопке OK. Выходной сигнал появится в списке основного окна программы.

- 41 -

1. Расчёт спектров сигналов. Выделяют поочерёдно входной и выходной сигналы в списке и нажимают кнопку Create. В окне Spectrum Viewer указывают метод спектрального анализа и его параметры , нажимают кнопку Apply. Будет построен график спектра. В списке спектров появятся имена спектров, соответствующих данным сигналам.

2. Просмотр графиков сигналов и спектров. Выделяют оба сигнала одновременно в списке сигналов (для этого совместно с нажатием левой кнопки мыши удерживают клавишу ). Нажимают кнопку View под списком сигналов и просматривают графики входного и выходного сигналов. Имеется возможность изменять цвет и тип линий. Для этого используют соответствующие кнопки панели инструментов окна Signal Browser. Аналогично осуществляется просмотр спектров. Можно также наложить спектр на график АЧХ фильтра. Для этого следует открыть окно Filter Designer (кнопки New или Edit) основного окна sptool), нажать кнопку Overlay Spectrum (предпоследняя на панели инструментов) и далее выбрать нужный спектр из списка в окне Overlay Spectrum, раздел Select a spectrum). Имеет смысл исследовать, как проходит данный сигнал через различные фильтры, а также проанализировать изменение формы выходного сигнала при варьировании его параметров (частоты, длительности и пр.).