Синусоида

Сгенерируйте непрерывную или дискретную синусоиду

Библиотека:
DSP System Toolbox / Источники
Поддержка HDL DSP System Toolbox / источники

Описание

Блок Sine Wave генерирует многоканальное действительное, или объедините синусоидальный сигнал, с независимой амплитудой, частотой и фазой в каждом выходном канале. Блок поддерживает плавающую точку и подписанные типы данных с фиксированной точкой.

Блок генерирует действительный синусоидальный сигнал, когда вы устанавливаете параметр Output complexity на Real. Действительный синусоидальный вывод задан выражением типа

$y = A \sin (2 π f t + ϕ)$

где вы задаете в параметре Amplitude, f в герц в параметре Frequency и ϕ в радианах в параметре Phase offset.

Блок генерирует комплексный экспоненциальный сигнал, когда вы устанавливаете параметр Output complexity на Complex. Этот комплексный экспоненциальный сигнал задан выражением типа

$y = A e^{j (2 π f t + ϕ)} = A {потому что (2 π f t + ϕ) + j \sin (2 π f t + ϕ)}$

Генерация многоканальных Выходных параметров

И для действительных и для комплексных синусоид, Amplitude, Frequency и значений параметров Phase offset (A, f, и ϕ) могут быть скаляры или векторы длины-N, где N является желаемым количеством каналов в выводе. Когда вы задаете по крайней мере один из этих параметров как вектор длины-N, скалярные значения, заданные для других параметров, применяются к каждому каналу.

Например, чтобы сгенерировать вывод с тремя каналами, содержащий следующие действительные синусоиды, установите параметры блоков как показано:

$y = {\begin{matrix} \sin (2000 π t) & (образуйте канал 1), \\ 2 \sin (1000 π t) & (образуйте канал 2), \\ 3 \sin (500 π t + \frac{π}{2}) & (образуйте канал 3), \end{matrix}$

Output complexity = Real
Amplitude = [1 2 3]
Frequency = [1000 500 250]
Phase offset = [0 0 pi/2]

Порты

Вывод

развернуть все

`Port_1` — Синусоидальный сигнал
скаляр | вектор | матрица

Выведите синусоидальный сигнал как скаляр или вектор. Для получения дополнительной информации о выходной сложности, см. Описание. Для получения информации о многоканальной поддержке смотрите Генерирующие Многоканальные Выходные параметры.

Совет

Чтобы вывести типы данных с фиксированной точкой, необходимо установить Sample mode на Discrete и Computation method к Table lookup.

Типы данных: single | double | fixed point
Поддержка комплексного числа: Да

Параметры

развернуть все

Основной

`Amplitude` — Амплитуда синусоид
`1` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Вектор длины-N, содержащий амплитуды синусоид в каждом N каналы вывода или скаляр, который будет применен ко всем каналам N. Длина вектора должна быть эквивалентной, который задал для параметров Phase offset и Frequency.

Совет

Этот параметр является настраиваемым (Simulink) только, когда Computation method является Trigonometric fcn или Differential.

Настраиваемый: да

`Frequency (Hz)` — Частота каждой синусоиды
`100` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Вектор длины-N, содержащий частоты, в герц, синусоид в каждом N каналы вывода или скаляр, который будет применен ко всем каналам N. Длина вектора должна быть эквивалентной, который задал для параметров Phase offset и Amplitude. Можно задать положительный, нуль или отрицательные частоты.

Совет

Этот параметр является настраиваемым (Simulink), когда вы устанавливаете также:

Sample mode к Continuous.
Sample mode к Discrete и Computation method к Trigonometric fcn.

Настраиваемый: да

`Phase offset (rad)` — Фаза смещается
`0` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Вектор длины-N, содержащий смещения фазы, в радианах, синусоид в каждом N каналы вывода или скаляр, который будет применен ко всем каналам N. Длина вектора должна быть эквивалентной, который задал для параметров Frequency и Amplitude.

Совет

Этот параметр является настраиваемым (Simulink), когда вы устанавливаете также:

Sample mode к Continuous.
Sample mode к Discrete и Computation method к Trigonometric fcn.

Настраиваемый: да

`Sample mode` — Непрерывный или дискретный режим выборки
`Discrete` (значение по умолчанию) | `Continuous`

Задайте режим выборки как Continuous или Discrete:

Continuous
В непрерывном режиме синусоида в канале ith, _yi, вычисляется как непрерывная функция,
$\begin{array}{l} y_{i} = A_{i} \sin (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) & действительный \\ \begin{array}{l} или \end{array} \\ y_{i} = A_{i} e^{j (2 π f_{i} t + ϕ_{i})} & комплекс \end{array}$
и вывод блока непрерывен. В этом режиме блок управляет тем же самым как блоком Simulink^® Sine Wave с набором Sample time к 0. Этот режим предлагает высокую точность, но требует оценок тригонометрической функции на каждом шаге симуляции, который является в вычислительном отношении дорогим. Кроме того, потому что этот метод отслеживает абсолютное время симуляции, разрыв в конечном счете произойдет, когда временная стоимость достигнет своего максимального предела.
Обратите внимание также, что много блоков DSP System Toolbox™ не принимают непрерывно-разовые входные параметры.
Discrete
В дискретном режиме блок может сгенерировать дискретное время, выведенное путем прямого выполнения тригонометрической функции поиском по таблице, или дифференциальным методом. Для получения дополнительной информации об этих методах вычисления см. Алгоритмы.

`Output complexity` — Действительная или комплексная форма волны
`Real` (значение по умолчанию) | `Complex`

Тип формы волны, чтобы сгенерировать: Real задает действительную синусоиду, Complex задает комплексный экспоненциал.

`Computation method` — Метод для вычисления синусоид дискретного времени
`Trigonometric fcn` (значение по умолчанию) | `Table lookup` | `Differential`

Метод, которым сгенерированы синусоиды дискретного времени: Trigonometric fcn, Table lookup или Differential. Для получения дополнительной информации о каждом из доступных параметров см. Алгоритмы.

Зависимости

Этот параметр только видим, когда вы устанавливаете Sample mode на Discrete.

Примечание

Чтобы сгенерировать синусоиды фиксированной точки, необходимо установить Computation method на Table lookup.

`Optimize table for` — Оптимизируйте для скорости или памяти
`Speed` (значение по умолчанию) | `Memory`

Оптимизирует таблицу значений синуса для Speed или Memory. Когда оптимизировано для скорости, таблица содержит k элементы, и, когда оптимизировано для памяти, таблица содержит k/4 элементы, где k является количеством входных выборок в один полный период синусоиды.

Зависимости

Этот параметр только видим, когда вы устанавливаете параметр Computation method на Table lookup.

`'SampleTime'` Демонстрационный период
`1/1000` (значение по умолчанию) | скаляр

Период, с которым синусоида выбирается, _Ts, как конечный скаляр, больше, чем нуль. Выходным периодом кадра блока является MTS, где вы задаете M в параметре Samples per frame.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sample mode на Discrete.

`Samples per frame` — Выборки на кадр
`1` (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество последовательных выборок от каждой синусоиды, чтобы буферизовать в выходной кадр, M, заданный как положительное скалярное целое число. Этот параметр не является настраиваемым.

Блоком вывод является M-by-N матрица с периодом кадра M T _s, где вы задаете T _s в параметре Sample time.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sample mode на Discrete.

`Resetting states when re-enabled` — Поведение состояния в активированных подсистемах
`Restart at time zero` (значение по умолчанию) | `Catch up to simulation time`

Этот параметр определяет поведение блока Sine Wave, когда активированная подсистема повторно включена. Блок может или сбросить себя к своему начальному состоянию (Restart at time zero) или продолжить генерировать синусоиду на основе текущего времени симуляции (Catch up to simulation time).

Зависимости

Этот параметр только применяется, когда блок Sine Wave расположен в активированной подсистеме, и параметр States when enabling блока Enable устанавливается на reset.

Типы данных

`Output data type` — Тип выходных данных
`double` (значение по умолчанию) | `single` | `fixdt(1,16)` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>` | `Inherit:Inherit via back propagation`

Выберите, как требуется задать свойства типа данных Output data type. Можно выбрать:

Inherit — Позволяет вам задать правило для наследования типа данных, например, Inherit: Inherit via back propagation
Встроенный Позволяет вам задать созданный в типе данных, например, double
Fixed point — Позволяет вам задать атрибуты фиксированной точки типа данных.
Выражение Позволяет вам задать выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16)

Образцовые примеры

Сгенерируйте основанные на кадре синусоиды

Этот образцовый пример сравнивает различные методы генерации основанных на кадре синусоид от блока Sine Wave в DSP System Toolbox.

Открытая модель

Сгенерируйте основанные на выборке синусоиды

Этот образцовый пример сравнивает различные методы генерации основанных на выборке синусоид от блока Sine Wave в DSP System Toolbox.

Открытая модель

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `fixed point` \| `integer` \| `single`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Алгоритмы

развернуть все

Когда вы выбираете Discrete из параметра Sample mode, вторичный параметр Computation method предоставляет три возможности для генерации дискретной синусоиды: Trigonometric fcn, Table lookup и Differential.

Тригонометрический Fcn

Метод тригонометрической функции вычисляет синусоиду в канале ith, yi, путем выборки непрерывной функции

$\begin{array}{l} y_{i} = A_{i} \sin (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) & действительный \\ \begin{array}{l} или \end{array} \\ y_{i} = A_{i} e^{j (2 π f_{i} t + ϕ_{i})} & комплекс \end{array}$

с периодом _Ts, где вы задаете _Ts в параметре Sample time. Этот режим работы обладает теми же преимуществами и обязательствами как демонстрационный режим Continuous.

В каждом шаге расчета блок оценивает синусоидальную функцию при значении подходящего времени в первом цикле синусоиды. Путем ограничения тригонометрических оценок к первому циклу каждой синусоиды блок избегает неточности вычисления синуса очень больших количеств и устраняет возможность разрыва во время расширенных операций (когда абсолютное время переменное переполнение силы). Этот метод поэтому избегает требований памяти метода поиска по таблице за счет операций намного более с плавающей точкой.

Поиск по таблице

Метод поиска по таблице предварительно вычисляет уникальные выборки каждой выходной синусоиды в начале симуляции и вспоминает выборки из памяти по мере необходимости. Поскольку таблица конечной длины может только быть создана, когда все выходное повторение последовательностей, метод требует, чтобы период каждой синусоиды в выводе был равномерно делимым демонстрационным периодом. Таким образом, 1 / _{(подгонки)} = _ki должен быть целочисленным значением для каждого канала i = 1, 2..., N.

Когда параметр Optimize table for устанавливается на Speed, таблица, созданная для каждого канала, содержит _ki элементы. Когда параметр Optimize table for устанавливается на Memory, таблица, созданная для каждого канала, содержит _ki/4 элементы.

Для длинных выходных последовательностей метод поиска по таблице требует гораздо меньшего количества операций с плавающей точкой, чем любой из других методов, но может потребовать значительно большей памяти, специально для высоких частот дискретизации (длинные таблицы). Этот метод рекомендуется для моделей, которые предназначаются, чтобы эмулировать или сгенерировать код для оборудования DSP, и это поэтому должно быть оптимизировано для скорости выполнения.

Примечание

Интерполяционная таблица для этого блока создается из значений с плавающей точкой с двойной точностью. Таким образом, когда вы используете режим вычисления Table lookup, максимальная сумма точности, которой можно достигнуть в выводе, составляет 53 бита. Установка размера слова Output или типа данных User-defined к значениям, больше, чем 53 бита, не улучшает точность вашего вывода.

Совет

Чтобы сгенерировать синусоиды фиксированной точки, необходимо выбрать Table Lookup.

Дифференциал

Дифференциальный метод использует инкрементный алгоритм. Этот алгоритм вычисляет выходные выборки на основе выходных значений, вычисленных в предыдущем шаге расчета (и предварительно вычисленные условия обновления) при помощи следующих тождеств.

$\begin{array}{l} \sin (t + T_{s}) = \sin (t) потому что (T_{s}) + потому что (t) \sin (T_{s}) \\ потому что (t + T_{s}) = потому что (t) потому что (T_{s}) - \sin (t) \sin (T_{s}) \end{array}$

Уравнения обновления для синусоиды в канале ith, _yi, могут поэтому быть написаны в матричной форме как

$[\begin{matrix} \sin {2 π f_{i} (t + T_{s}) + ϕ_{i}} \\ потому что {2 π f_{i} (t + T_{s}) + ϕ_{i}} \end{matrix}] = [\begin{matrix} потому что (2 π f_{i} T_{s}) & \sin (2 π f_{i} T_{s}) \\ - \sin (2 π f_{i} T_{s}) & потому что (2 π f_{i} T_{s}) \end{matrix}] [\begin{matrix} \sin (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) \\ потому что (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) \end{matrix}]$

где вы задаете _Ts в параметре Sample time. Поскольку _Ts является постоянным, правая матрица является константой и может быть вычислена однажды в начале симуляции. Значение _Aisin [_2πfi (t+Ts) + _ϕi] затем вычисляется из значений sin (_2πfit _+ϕi) и because(_2πfit _+ϕi) простым умножением матриц на каждом временном шаге.

Этот режим предложения уменьшал вычислительную загрузку, но подвергается дрейфу в зависимости от времени из-за совокупной ошибки квантования. Поскольку метод не зависит от абсолютной временной стоимости, нет никакой опасности разрыва во время расширенных операций (когда абсолютное время переменное переполнение силы).

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Ссылки блока Sine Wave абсолютное время симуляции, когда сконфигурировано в режиме непрерывной выборки.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

Этот блок поддерживает генерацию HDL-кода с помощью HDL Coder™. HDL Coder обеспечивает дополнительные параметры конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезируемую логику. Для получения дополнительной информации о реализациях свойства и ограничения для генерации HDL-кода, видят Синусоиду.

Преобразование фиксированной точки
Преобразуйте алгоритмы с плавающей точкой в фиксированную точку с помощью Fixed-Point Designer™.

Если вход является фиксированной точкой, это должно быть целое число со знаком или подписанная фиксированная точка с наклоном степени двойки и нулевым смещением.

Смотрите также

Блоки

Щебет | Enabled подсистема | Сигнал из рабочей области | Генератор сигнала | Синусоида

Документация

Синусоида

Описание

Генерация многоканальных Выходных параметров

Порты

Вывод

Port_1 — Синусоидальный сигнал скаляр | вектор | матрица

Совет

Параметры

Основной

Amplitude — Амплитуда синусоид 1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Совет

Frequency (Hz) — Частота каждой синусоиды 100 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Совет

Phase offset (rad) — Фаза смещается 0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Совет

Sample mode — Непрерывный или дискретный режим выборки Discrete (значение по умолчанию) | Continuous

Output complexity — Действительная или комплексная форма волны Real (значение по умолчанию) | Complex

Computation method — Метод для вычисления синусоид дискретного времени Trigonometric fcn (значение по умолчанию) | Table lookup | Differential

Зависимости

Примечание

Optimize table for — Оптимизируйте для скорости или памяти Speed (значение по умолчанию) | Memory

Зависимости

'SampleTime' Демонстрационный период 1/1000 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Samples per frame — Выборки на кадр 1 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Resetting states when re-enabled — Поведение состояния в активированных подсистемах Restart at time zero (значение по умолчанию) | Catch up to simulation time

Зависимости

Типы данных

Output data type — Тип выходных данных double (значение по умолчанию) | single | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <data type expression> | Inherit:Inherit via back propagation

Образцовые примеры

Сгенерируйте основанные на кадре синусоиды

Сгенерируйте основанные на выборке синусоиды

Характеристики блока

Алгоритмы

Тригонометрический Fcn

Поиск по таблице

Примечание

Совет

Дифференциал

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Генерация HDL-кода Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

Преобразование фиксированной точки Преобразуйте алгоритмы с плавающей точкой в фиксированную точку с помощью Fixed-Point Designer™.

Смотрите также

Блоки

Функции

Системные объекты

Представлено до R2006a

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Port_1` — Синусоидальный сигнал
скаляр | вектор | матрица

`Amplitude` — Амплитуда синусоид
`1` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

`Frequency (Hz)` — Частота каждой синусоиды
`100` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

`Phase offset (rad)` — Фаза смещается
`0` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

`Sample mode` — Непрерывный или дискретный режим выборки
`Discrete` (значение по умолчанию) | `Continuous`

`Output complexity` — Действительная или комплексная форма волны
`Real` (значение по умолчанию) | `Complex`

`Computation method` — Метод для вычисления синусоид дискретного времени
`Trigonometric fcn` (значение по умолчанию) | `Table lookup` | `Differential`

`Optimize table for` — Оптимизируйте для скорости или памяти
`Speed` (значение по умолчанию) | `Memory`

`'SampleTime'` Демонстрационный период
`1/1000` (значение по умолчанию) | скаляр

`Samples per frame` — Выборки на кадр
`1` (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Resetting states when re-enabled` — Поведение состояния в активированных подсистемах
`Restart at time zero` (значение по умолчанию) | `Catch up to simulation time`

`Output data type` — Тип выходных данных
`double` (значение по умолчанию) | `single` | `fixdt(1,16)` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>` | `Inherit:Inherit via back propagation`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

Преобразование фиксированной точки
Преобразуйте алгоритмы с плавающей точкой в фиксированную точку с помощью Fixed-Point Designer™.