Смотрите 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.

Период входного кадра (_Tfi) сигнала системы координат является временным интервалом между последовательными векторными или матричными входными параметрами с блоком. Точно так же выходной период системы координат (_Tfo) является временным интервалом, в котором блок обновляет вектор системы координат или матричное значение в выходном порту.

В отличие от этого период расчета, _Ts, является временным интервалом между отдельными выборками в системе координат, это значение короче, чем период системы координат, когда формат кадра больше 1. Период расчета сигнала системы координат является частным периода системы координат и формата кадра, M:

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

А именно, периоды расчета входных параметров (_Tsi) и выходные параметры (_Tso) связаны со своими соответствующими периодами системы координат

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

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

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

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

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

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

В большинстве случаев, период расчета 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 периодом расчета больший формат кадра соответствует более медленной частоте кадров, и наоборот.

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

Смотрите сигналы Используя тестовый блок

Можно использовать блок Probe (Simulink), чтобы отобразить период расчета или период системы координат сигнала. Блок Probe отображает метку Ts, период расчета или период системы координат последовательности, сопровождаемой двухэлементным вектором. Левым элементом является период измеряемого сигнала. Правильным элементом является смещение шага расчета сигнала, которое обычно является 0.

Примечание

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

Отобразите период расчета 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, период расчета сигнала до и после каждого сверхдискретизировали операцию.
Как отображено Тестовыми блоками, выход от блока Signal From Workspace является сигналом с периодом расчета 1 секунды. Выход от первого блока Upsample имеет период расчета 0,5 секунд, и выход от второго блока Upsample имеет период расчета 0,25 секунд.

Отобразите период системы координат сигнала Используя тестовый блок

В командной строке 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. Каждая система координат в сигнале содержит 16 выборки.
Запустите модель.
Фигура ниже иллюстрирует, как Тестовые блоки отображаются, период системы координат сигнала до и после каждого сверхдискретизировали операцию.
Как отображено Тестовыми блоками, выход от блока Signal From Workspace имеет период системы координат 16 секунд. Выход от первого блока Upsample имеет период системы координат 8 секунд, и выход от второго блока Upsample имеет период системы координат 4 секунд.

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

Смотрите сигналы Используя расцветку

Просмотрите частоту дискретизации сигнала Используя расцветку шага расчета

В командной строке 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.
Во вкладке Debug выберите Information Overlays> Colors. Этот выбор включает расцветку шага расчета. Simulink теперь присваивает каждую частоту дискретизации различный цвет.
Запустите модель.
Модель должна теперь выглядеть похожей на следующую фигуру:
Каждый сигнал в этой модели имеет различную частоту дискретизации. Поэтому каждый сигнал присвоен различный цвет.

Просмотрите частоту кадров сигнала Используя расцветку шага расчета

В командной строке 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. Каждая система координат в сигнале содержит 16 выборки.
Чтобы включить расцветку шага расчета, во вкладке Debug, выбирают Information Overlays> Colors.
Simulink теперь присваивает каждую частоту кадров различный цвет.
Запустите модель.
Модель должна теперь выглядеть похожей на следующую фигуру:
Поскольку параметр Rate options в Сверхдискретизировать блоках устанавливается на Allow multirate processing, каждый блок Upsample изменяет частоту кадров. Поэтому каждый сигнал системы координат в модели присвоен различный цвет.
Дважды кликните на каждом блоке Upsample и измените параметр Rate options в 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