Осмотрите частоты дискретизации и частоту кадров в Simulink

Частота дискретизации и Концепции частоты кадров

Частоты дискретизации и частота кадров являются важными вопросами в большинстве моделей обработки сигналов. Это особенно верно с системами, которые включают преобразования уровня. К счастью, в большинстве случаев когда вы создаете модель Simulink^®, только необходимо установить частоты дискретизации для исходных блоков. Simulink автоматически вычисляет соответствующие частоты дискретизации для блоков, которые соединяются с исходными блоками. Тем не менее, важно познакомиться с частотой дискретизации и концепциями частоты кадров, когда они применяются к моделям Simulink.

Входной период кадра (_Tfi) сигнала кадра является временным интервалом между последовательными векторными или матричными входными параметрами к блоку. Точно так же выходной период кадра (_Tfo) является временным интервалом, в котором блок обновляет вектор кадра или матричное значение в выходном порту.

Напротив, демонстрационный период, _Ts, является временным интервалом между отдельными выборками в кадре, это значение короче, чем период кадра, когда формат кадра больше, чем 1. Демонстрационный период сигнала кадра является частным периода кадра и формата кадра, M:

$T_{s} = T_{f} / M$

А именно, демонстрационные периоды входных параметров (_Tsi) и выходные параметры (_Tso) связаны со своими соответствующими периодами кадра

$T_{s i} = T_{f i} / M_{i}$

$T_{s o} = T_{f o} / M_{o}$

где _Mi и _Mo являются форматами кадра ввода и вывода, соответственно.

Рисунок ниже показов одноканальное, структурируйте сигнал с форматом кадра (_Mi) 4 и период кадра (_Tfi) 1. Демонстрационный период, _Tsi, поэтому 1/4, или 0,25 секунды.

Частота кадров сигнала является обратной величиной периода кадра. Например, входная частота кадров была бы $1 / T_{f i}$ . Точно так же выходная частота кадров была бы $1 / T_{f o}$ .

Частота дискретизации сигнала является обратной величиной демонстрационного периода. Например, частота дискретизации была бы $1 / T_{s}$ .

В большинстве случаев, демонстрационный период последовательности_{, Tsi} является самым важным, в то время как частота кадров является просто последствием формата кадра, что вы выбираете для сигнала. Для последовательности с данным демонстрационным периодом больший формат кадра соответствует более медленной частоте кадров, и наоборот.

Блок решает, обработать ли сигнал одна выборка за один раз или один кадр за один раз в зависимости от настроек в диалоговом окне блока. Например, блок фильтра Biquad с набором параметра Input processing к Columns as channels (frame based) обрабатывает 3-by-2 входной сигнал как сигнал 2D кадра с тремя выборками в каждом кадре. Если параметр Input processing устанавливается на Elements as channels (sample based), 3-by-2 входной сигнал обработан как сигнал с шестью каналами с одной выборкой в каждом канале.

Осмотрите сигналы Используя тестовый блок

Можно использовать блок Probe, чтобы отобразить демонстрационный период или период кадра сигнала. Блок Probe отображает метку Ts, демонстрационный период или период кадра последовательности, сопровождаемой двухэлементным вектором. Левый элемент является периодом измеряемого сигнала. Правильный элемент является смещением шага расчета сигнала, которое обычно является 0.

Примечание

Simulink предлагает способность переключить шаг расчета сигнала произвольным значением, которое эквивалентно сдвигу фазы сигнала дробным демонстрационным периодом. Однако смещения шага расчета редко используются в системах обработки сигналов, и блоки DSP System Toolbox™ не поддерживают их.

Отобразите демонстрационный период сигнала Используя тестовый блок

В командной строке MATLAB^® введите ex_probe_tut1.
Модель Probe Example 1 открывается. Дважды кликните блок Signal From Workspace. Обратите внимание на то, что параметр Samples per frame устанавливается на 1.
Запустите модель.
Фигура ниже иллюстрирует, как Тестовые блоки отображаются, демонстрационный период сигнала до и после каждого сверхдискретизировали операцию.
Как отображено Тестовыми блоками, вывод от блока Signal From Workspace является сигналом с демонстрационным периодом 1 секунды. Вывод от первого блока Upsample имеет демонстрационный период 0,5 секунд, и вывод от второго блока Upsample имеет демонстрационный период 0,25 секунд.

Отобразите период кадра сигнала Используя тестовый блок

В подсказке команды MATLAB введите ex_probe_tut2.
Модель Probe Example 2 открывается. Дважды кликните блок Signal From Workspace. Обратите внимание на то, что параметр Samples per frame устанавливается на 16. Каждый кадр в сигнале содержит выборки 16.
Запустите модель.
Фигура ниже иллюстрирует, как Тестовые блоки отображаются, период кадра сигнала до и после каждого сверхдискретизировали операцию.
Как отображено Тестовыми блоками, вывод от блока Signal From Workspace имеет период кадра 16 секунд. Вывод от первого блока Upsample имеет период кадра 8 секунд, и вывод от второго блока Upsample имеет период кадра 4 секунд.

Обратите внимание на то, что преобразование частоты дискретизации реализовано через изменение в период кадра, а не формат кадра.

Осмотрите сигналы Используя расцветку

Просмотрите частоту дискретизации сигнала Используя расцветку шага расчета

В подсказке команды MATLAB введите ex_color_tut1.
Модель Sample Time Color Example 1 открывается. Дважды кликните блок Signal From Workspace. Обратите внимание на то, что параметр Samples per frame устанавливается на 1.
Из меню Display укажите на Sample Time и выберите Colors.
Этот выбор включает расцветку шага расчета. Simulink теперь присваивает каждую частоту дискретизации различный цвет.
Запустите модель.
Модель должна теперь выглядеть подобной следующей фигуре:
Каждый сигнал в этой модели имеет различную частоту дискретизации. Поэтому каждый сигнал присвоен различный цвет.

Просмотрите частоту кадров сигнала Используя расцветку шага расчета

В подсказке команды MATLAB введите ex_color_tut2.
Модель Sample Time Color Example 2 открывается. Дважды кликните блок Signal From Workspace. Обратите внимание на то, что параметр Samples per frame устанавливается на 16. Каждый кадр в сигнале содержит выборки 16.
Включать расцветку шага расчета, из меню Display, точки к Sample Time, и выбирать Colors.
Simulink теперь присваивает каждую частоту кадров различный цвет.
Запустите модель.
Модель должна теперь выглядеть подобной следующей фигуре:
Поскольку параметр Rate options в Сверхдискретизировать блоках устанавливается на Allow multirate processing, каждый блок Upsample изменяет частоту кадров. Поэтому каждый сигнал кадра в модели присвоен различный цвет.
Дважды кликните на каждом блоке Upsample и измените параметр Rate options на Enforce single-rate processing.
Запустите модель.
Каждый сигнал закодирован с тем же цветом. Поэтому каждый сигнал в модели теперь имеет ту же частоту кадров.

Для получения дополнительной информации о расцветке шага расчета, информация о Шаге расчета вида на море (Simulink).

Документация