Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1 7 0 Simulink 5 6 Обработка сигналов и проектирование фильтров 2005 (1245705), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Для фильтров Ремеза эту задачу решает функция [и, Го, ао,и) = тепеяото (Г, а,с1еп [, Йя) ) с = тепеяотс) (Г, а.с)еп, Гя, 'се11') По уже известным нам входным параметрам она возвращает параметры оптимального фильтра Ремеза, нужные для применения функции тепет. В первой форме записи это делается в явном виде, а во втором нужные параметры возвращаются в виде массива ячеек с. Спроектируем фильтр Реяяеза, удовлетворяющий заданию в первой строке приведенного ниже примера: тр = 2с тя = 50; тя = 5000( Г = [1000 1200) с а = [1 О) с с)ен = [(10" (тР/20) — 1) /(10 (тР/20) 41) 10" (-тя/20]1( [и, Го,ао,и) = тепеяотс)(г,а,с)еп, Гя); Ъ = тепет(п,ео,ао,и); Гтес]т (Ъ, 1, 1 024, Гя); Полученная АЧХ и ФЧХ фильтра представлены на рис.
3.39. Следует отметить, что порядок оптимального фильтра иногда вычисляется несколько заниженным. Поэтому полезно увеличить его на 1 — 2 и проверить насколько это улучшает результат. гзл овг'иеи. Оиеп твое, зимам иеог ' ееар:,Я'-'жЦГ1г,'А л,' л 1 39 У.г.' 14 о.в -ао ~~:„:,-;-;:: аа Рис. 3.38.
Полоооаой фильтр телефонного сипюлв, полученный с помошью функнии йг! с применетеем окна Кайзера Оее И аееп т И ег И Иир ~Р ь а а ~гй"й а Л 1:йа'Зй'О тово ., 11ии . ", ' аоаа Е ее емстгОИ1. оооо ОООО 'О1В ъ -1ап ь.-!100 3.9. Средспгва проектирования фильтров рд-г 3 Л4 Г. .
1ООО !ООО . ЗВО Еипеепст (Иер Рис. 3.39. ЛЧХ и ФЧХ оппгмвльного фильтра Релееза Глава 4 Специальные средства обработки сигналов В этой главе описаны спещнльныс срелства обработки сигналов и проектирования фильтров. Это, прежде всего, средства на основе графического интерфейса пакета В!два! Ргосеяь!пя Тоо!Ьох, обеспечивающие наглядный интерактивный процесс проектирования фильтров различного типа.
Значительное внимание улелено оптимизации фильтров. Впервые описана стыковка системы МАТЮКАВ с виртуальной компьютеризированной лабораторий РС-7дЬ 2000, обеспечивакяаая обработку реальных сигналов от этой лаборатории средствами системы МАТЮКАВ. Рассмотрено взаимодействие этих пакетов с другими пакетами расширения— В7пш!п7!г, Сопппцп7сабоп Тоо7Ьох и Сошпщп7сагюп В7оскяе!. 4.1. Графический интерфейс г!акета Яяпа! Ргосеав!п9 4.1.1. Назначение графического интерфейса пользователя м!7! Пакет Яапа! Ргосезяй70 Тоо7Ьох имеет собственные развитые средства грагрического интертзеиса пользователя (С!7!), обеспечивающие ие только высококачественное графическое представление сигналов и характеристик фильтров, но и визуально-ориентированное и интерактивное управление созданием сигналов и фильтрующих устройств.
Это позволяет в ряде случаев отказаться от прямого программирования задач, связанных с обработкои сир!алов и проектированием фильтров и даже от использования функций командного режима работы, рассмотренных в главах 2 и 3. Впичание. Отказ от использования функций командного режизга и средств програллирования оправдан только при реичении сравни«гель«о простых задач «а проектирование фильтров.
/7ояьзоватеяь, серьезно запилит«Г1изся проектированием гйильтров должен в совертентпве з«ать все 4~у«ниии командного режима работы. А при решении слоясных колгпвексных зог7оч применение программ«ых средсчпв стпановипия приььхипиаяьно «еобходилыч и попытки обойптсь без них ложно охарактеризовать как г7урное поведение«. Графический интерфейс С!7! содержит набор окон, работа с которыми происходит в интерактивном и весьма наглядном режиме. 4.1.2. Демонстрация модуляции/демодуляции — гпосыеп7о Для наблюдения молулированных сигналов и резульгатов их демодуляции а пакет Яапа! Ргосезмпя включен интерфейсный модуль пюс!с!епю, предназначенный для диалогового наблюдения временных зависимостей сигналов, спектральных характеристик их и спектрограмм. Молуль запускается командой »воааемо в режиме командной строки, что приводит к появлению диалогового окна, показанного на рис.
4.!. Это типичное окно ~рафики МАТ!.АВ, имеющее меню и па- 237 45.2. Графический иилзерфейе лакельа Ядие Ргаееяшд ' ! 254,'*"',:,'.Оая4".!, гс!л) ма нммичтмм а а вт!о ф-)О 02 З:0.4 ' 0.6 . Оо 1 12 1.4 1.6 1.8 2 !е«6, '0.6 ~'!';У... 6ХО о 02 О 25 0.1 О 15 о . " о:2 " ' оа.. о.а 16 16 2 О О 1 ! 2 Пв 56 ЬЗ т.ис. 4Д. Временные зависимости при частотной 5!одулянии/демодулянии синусондальным сиены!оь! нели инструментов (по умолчанию скрытые).
Выбранную комбинацию отображаемых зависимостей можно записать в виде файла с расширением .Г1д. В правой части окна видны органы управления демонстрационным окном: раскрывающиеся списки видов представления информации и вида сигналов, поля установки частот гс и гв, параметр выбора типа модуляции, три кнопки пуска построения зависимостей и кнопки открытия окна информации и закрытия диалогового окна. Список видов представления информации имеет три позиции: ° б1ше — построение временных диаграмм выбранного сигнала (рис.
4.1); ° рвг) — построение графиков спектральной плотности мощности; ° врес(гоцгаптгп — построение спектрограмм. Вид графиков зависимостей спектральной мошности от 1астоты представлен на рис. 4.2. Графики строятся для исходного, модулированного и демодулированного сигналов, что позволяет оценить искажения формы сигналов в процессе модуляции и демодуляции. Типичный вид спектрогралзм для этих же сигналов показан на рис.
4.3. Нетрудно заметить, что различия между исходным сигналом и сигналом, прошедшим операции модуляции и демодуляции, видны намного зал1етнее (это особенно характерно при просмотре цветных спектрограмм, где оттенки цвета порой выявляют тонкие изменения спектра сигнала). Особенно нагляден вид спектрограмм промодулированного сигнала. На его спектрограмме отчетливо виден временной закон модуляции — в нашем случае синусоидальный. 238 ы» нм юеи имп тьаи 644444! н410 О 100 200 ЗОО 400 9Ю 600 700 600 ООО 1060 20 60 1оа -120 о гоа, гао -"- зоо " Оао юо Воо гоа аю Ооа юао а а .91 3 о .100 о юо, зв,зоа 4оа Ооо ва тгю аоо Оао гооо Огивапст ~Нт) Рис.
4.2. ГраФики спектральной плоз ности при частотной модуляпии/лемолуляпии СИНУСОИЛОЛЬНЫМ СИГНаЛОМ пге ам Оии Ои4п тьвь,: ягеегььино 1аа о О 02 ' 04 гоао 06 ОВ 1 12 14 16 !В воа О.г о.а о.в, о.в 1 22 1.4 1.6 1.6 а о о.г. о.а 0.6 0 В, 1 1.2 1.4 1.6 1.6 Тепе Фаеап4зз Рис. 4.3. Спектрограммы при частотной популяции/лемодуляпии синусоилальным сигналом 0 и :ю 60 о -100 а о юоа В 99 о Глава 4. Спеаиальные средства обработки сигналов ((.1.
Гра())ическнй' интер(()ейс пакета Ядав! Ргасехя(ал Возможен просмотр различных сигналов. Раскрывающийся список видов сигналов позволяет выбрать следующие типы: ° вреесй — сигнал речи; ° в(ве — синусоидальный сигнал; ° в()ваге — прямоугольные ил(пульсы; ° 1папд(е — треугольный сигнал. Группа из четырех параметров устанавливает тип модуляции (флажком): ° АМ вЂ” амплитудная молуляция; ° АМЯЯ — однополосная амплитудная молуляция; ° РМ вЂ” час~отпав модуляция: ° РМ вЂ” фазовая модуляция.
В демонстрационном окне модуляции/демодуляции имеется также ряд кнопок: ° Р(ау опд)п — прослушиванис с помощью аулиосредств исходного сигнала; ° Р1ау глод — прослушивание молулированного сигнала; ° Р1ау беп)об — прослушивание демодулированного сигнала; ° !п(о — вывод информационного окна; ° С1ове — закрытие окна демонстрации. Мы привели временные зависимости, зависимости спектральной плотности мощности и спектрограммы для сигналов речи. С подобными зависимостями для других видов сигналов вы можете ознакомиться самостоятельно. В целом надо отметить, что описанное средство носип скорее учебный, чем исследовательский характер.
Оно весьма удобно лля демонстрации тонкостей процесса модуляции/демодуляции на простых тестовых примерах. 4.1.3. Вьюверы окон — чч!птоо1 и чячтоо! Вьювер окон — зто новое средство СЫ для представления вида и спектра окон. В новом пакете ндпа! Ргоссяяйщ Тоо)Ьох есть два выювсра окон. Первый вьювср запускается командой » еяпеоо1 1в11аа11я1пя И( пбоя сея)дп я лва1уязя тоо1 ...,. бове. После нес появляется строка с сообщснием об инициализации этого средства, а затем диалоговое окно вьювера окон, показанное на рис. 4.4.
На рис. 4.4 открыт список типов окон Туре. В нем видны 17 типов окон с разными названиями. В верхней части окна СЫ имеется меню, панель инструл(ентов и подокна вила выбранного окна во временном и частотном представлениях. Снизу окна О(31 содержится пополняемый пользователем список (слева) и информация о текущем окне (справа).
Работа с окном вьювера вполне очевидна и предельно проста. Второй вьювер окон служит для представления формы и спектра заданного окна или даже нескольких окон. Последнее позволяет сравнивать окна„что нередко важно лля их выбора. Этот вьювер в командном режиме вызывается исполнением следующей команды: яяеоо1(язппаее(п)) яягоо1(е( ппаве1 (г),я1вваее2(п), ...е1впаеем(п)) )1 = яятоо1 (...
) Это позволяет вызывать окно вьювера с за~руженным окном (или окнами) из программы, написанной на языке МАТ(.АВ и представленной ш-файлом. 240 3лава 4. Сисииальные средства об)тайники сигналов ви тик тою)т епанча нав 1О а)Б)|(.)!)в.(в)в ЗС!!В Е Рис. 4.4. Окно вьювсрв окоо с открытым списком видов окон В следующем примере одновременно отображаются данные о трех окнах— треугольном (г!апя, Бартлетта Ьаг1!еи и Хана Ьапп: нтвоо1 (Сс1апо (бв),оатв1авв (64), Ьасп (ба) ) Результат выполнения этой команды представлен на рис.
4.5. Для разделения графиков разных окон используется различный цвет кривых. К сожалению. в графиках, обычно приводимых в книгах, такое выделение заменяется выделением различными оттенками серого цвета, что менее наглядно. 4.1.4. Доступ к инструменту вртоо!в Команда вр1оо! открывает главное окно графическою интерфейса пакета Б!йпа( Ргосевв|пд БРТоо!, показанное на рис.
4.6 в полностью открытом виде. Это окно дает доступ к основным инструментальным средствам пакета. Окно БРТоо1 делится на три подокна: ° Я!цпа)в — браузера сигналов; ° Р!1(егв — браузера фильтров; ° Ярес1плпв — браузера спектров. В каждом из этих окон имеется кнопка М)етт для просмотра того или иного обьекта из списка, имеюц(егося в верхней части окна. !1а рис. 4.6 в центре представлено окно справки главного окна 0(.)1, которое можно использовать лля детального знакомства с этим мошным средсгвом пакета Б!япа! Ргосевв!пя Тоо!Ьох. 4.1. 11тафичеекий интерфейс пакета йдгта1 Реоееыигд пь ти нм глзах тай вваю нес Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
