Щебет

Формирование сигнала косинуса (чирп) со сдвигаемой частотой

Библиотека:
Инструментарий/источники системы DSP

Описание

Блок Chirp выдает сигнал косинуса (chirp) со сдвигаемой частотой с единичной амплитудой и непрерывной фазой. Чтобы задать требуемый выходной сигнал частотной частоты, необходимо определить его функцию мгновенной частоты, также известную как сдвиг выходной частоты. По умолчанию сдвиг частоты может быть линейным, квадратичным или логарифмическим и повторяться один раз в каждое время сдвига. Описание алгоритмов, используемых блоком Chirp, см. в разделе Алгоритмы.

Порты

Продукция

развернуть все

`Port_1` - Сигнал косинуса (чирп) Swept-frequency
скаляр | вектор

Сигнал косинуса (чирп) со сдвигаемой частотой. В Linear, Logarithmic, и Quadratic режимы (установленные параметром Frequency sweep), блок выводит косинус swept-частоты с мгновенными значениями частоты, заданными параметрами частоты и времени. В Swept cosine в режиме блок выводит косинус со сдвигаемой частотой с линейной мгновенной выходной частотой, которая может отличаться от частоты и временных параметров.

Дополнительные сведения о том, как блок вычисляет выходные данные, см. в разделе Алгоритмы.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

`Frequency sweep` - Тип частотного сдвига
`Linear` (по умолчанию) | `Swept cosine` | `Logarithmic` | `Quadratic`

Тип выходного мгновенного сдвига частоты, _fi (t ):Linear, Logarithmic, Quadratic, или Swept cosine. Дополнительные сведения см. в разделе Формирование частотного сдвига и алгоритмов.

Ограничения

Когда вы хотите линейно swepted chirp сигнал, мы рекомендуем использовать Linear свип частоты. Хотя Swept cosine свип частоты также дает линейно свитый чирп-сигнал, выходной сигнал может иметь неожиданное частотное содержание.

Значение развертки косинуса в целевое время не обязательно является целевой частотой. Это происходит из-за того, что заданный пользователем сдвиг не является фактическим сдвигом частоты свип-сигнала косинуса, как отмечено в разделе Метод вычисления выходного сигнала для свип-сигнала косинуса. В таблице Мгновенные значения сдвига частоты (Instantaneous Frequency Sweep Values) приведено фактическое значение сдвига косинуса в целевое время.
В режиме косинуса Swept не устанавливайте параметры так, чтобы 1/Tsw было намного больше значений параметров Начальная частота (Initial frequency) и Целевая частота (Target frequency). В таких случаях фактическое частотное содержание развертываемого косинусного сдвига может быть ближе к 1/Tsw, значительно превышая значения параметров начальной частоты и целевой частоты.

`Sweep mode` - Режим сдвига
`Unidirectional` (по умолчанию) | `Bidirectional`

Параметр режима сдвига определяет, является ли сдвиг однонаправленным или двунаправленным, что влияет на форму сдвига выходной частоты (см. раздел Формирование сдвига частоты). В следующей таблице описаны характеристики однонаправленных и двунаправленных протягиваний.

Параметры режима сдвига	Характеристики сдвига
`Unidirectional`	Длится один раз, _Tsw Повторяется один раз в _Tsw
`Bidirectional`	Длится в течение двукратного времени зачистки, _2Tsw Повторяется один раз в _2Tsw Первая половина идентична однонаправленному аналогу. Второй тайм - зеркальное отражение первого тайма.

Следующая диаграмма иллюстрирует линейный сдвиг в обоих режимах сдвига. Сведения о настройке значений частоты сдвига см. в разделе Настройка мгновенных значений сдвига частоты.

`Initial frequency (Hz)` - Начальная частота
`1000` (по умолчанию) | скаляр

Для Linear, Quadratic, и Swept cosine sweeps, начальная частота f0 выходного сигнала чирп-сигнала. Начальную частоту (Гц) можно задать в виде скаляра, большего или равного нулю. Для Logarithmic sweeps, начальная частота на единицу меньше фактической начальной частоты sweep. Кроме того, когда сдвиг Logarithmic, необходимо установить начальную частоту меньше целевой частоты.

Дополнительные сведения см. в разделе Настройка значений мгновенного сдвига частоты.

Настраиваемый: Да

`Target frequency (Hz)` - Целевая частота
`4000` (по умолчанию) | скаляр

Для Linear, Quadratic, и Logarithmic sweeps, мгновенная частота, _fi (_tg), выходного сигнала в целевое время, _tg. Целевую частоту (Гц) можно задать в виде скаляра, большего или равного нулю. Для Swept cosine sweep, Target frequency - мгновенная частота выхода в половине целевого времени, _tg/2. Когда сдвиг частоты равен Logarithmic, необходимо задать для параметра Целевая частота значение, превышающее Начальную частоту.

Дополнительные сведения см. в разделе Настройка значений мгновенного сдвига частоты.

Настраиваемый: Да

`Target time (s)` - Целевое время развертки
`1` (по умолчанию) | скаляр

Для Linear, Quadratic, и Logarithmic свипы, время, _tg, при котором свип достигает целевой частоты, _fi (_tg). Для Swept cosine sweep, Target time - время, в которое sweep достигает _2fi (_tg) - _f0. Целевое время должно быть скаляром, большим или равным нулю, и меньшим или равным времени сдвига, $_{}_{Tsw≥tg}$ .

Дополнительные сведения см. в разделе Настройка значений мгновенного сдвига частоты.

Настраиваемый: Да

`Sweep time (s)` - Время сдвига
`1` (по умолчанию) | скаляр

В Unidirectional Режим сдвига, время сдвига, _Tsw, является периодом сдвига выходной частоты. В Bidirectional В режиме свип-сигнала время свип-сигнала равно половине периода свип-сигнала выходной частоты. Время сдвига должно быть скаляром, большим или равным целевому времени, $_{}_{Tsw≥tg}$ .

Настраиваемый: Да

`Initial phase (rad)` - Начальная фаза выхода косинуса
`0` (по умолчанию) | скаляр

Фаза $_{β 0}$ выхода косинуса при t = 0 $;_{} ychirp (t) =_{}$ cos (δ 0). Можно указать начальную фазу (рад) как скаляр, который больше или равен нулю.

Настраиваемый: Да

`Sample time` - Период выборки выходных данных
`1/8000` (по умолчанию) | положительный скаляр

Период выборки TS выходных данных. Период выходного кадра - _MoTs, где _Mo - количество выборок на кадр.

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

Число выборок, _Mo, для буферизации в каждом выходном кадре, указанное как положительный целочисленный скаляр.

`Output data type` - Тип выходных данных
`Double` (по умолчанию) | `Single`

Тип данных вывода, заданный как одинарная точность или двойная точность.

Примеры модели

Streaming Power Spectrum Estimation Using Welch's Method

Оценка спектра мощности потоковой передачи с использованием метода Уэлча

Используйте метод Уэлча усредненной модифицированной периодограммы для оценки спектра мощности.

Двунаправленный линейный сдвиг

В этом примере модели блок Chirp выводит двунаправленный линейно развернутый сигнал chirp, который отображается временной областью и анализатором спектра.

Однонаправленный линейный сдвиг

В этом примере модели блок Chirp выводит однонаправленный линейно свитый сигнал chirp. Временная область отображает выходной сигнал во временной области, а анализатор спектра отображает спектрограмму в частотной области.

When Sweep Time Is Greater than Target Time

Когда время сдвига больше целевого времени

В этом примере модели показано неожиданное поведение, которое может возникнуть в блоке Chirp, когда время сдвига больше целевого времени. Временная область отображает выходной сигнал, а анализатор спектра отображает спектрограмму в частотной области.

Сдвиг с отрицательными частотами

В этом примере модели блок Chirp выводит сигнал chirp, содержащий отрицательные частоты. Временная область отображает выходной сигнал во временной области, а анализатор спектра отображает спектрограмму в частотной области.

Совмещенный сдвиг

В этом примере модели блок Chirp выводит совмещенный сдвиг.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Прямой проход	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулей	`no`

Подробнее

развернуть все

Формирование сдвига частоты

Управление основной формой выходного мгновенного сдвига частоты, _fi (t), осуществляется с помощью параметров режимов Сдвиг частоты (Frequency sweep) и Сдвиг (Sweep).

Параметры настройки формы сдвига	Возможная настройка	Описание параметра
Сдвиг частоты	Линейный Квадратный Логарифмический Сметаемый косинус	Определяет, изменяются ли частоты сдвига линейно, квадратично или логарифмически. Линейные и протянутые косинусные протягивания изменяются линейно.
Режим сдвига	Однонаправленный Двунаправленный	Определяет, является ли сдвиг однонаправленным или двунаправленным. Дополнительные сведения см. в разделе Режим сдвига

Параметры настройки формы сдвига

Возможная настройка

Описание параметра

Сдвиг частоты

Линейный

Квадратный

Логарифмический

Сметаемый косинус

Определяет, изменяются ли частоты сдвига линейно, квадратично или логарифмически. Линейные и протянутые косинусные протягивания изменяются линейно.

Режим сдвига

Однонаправленный

Двунаправленный

Определяет, является ли сдвиг однонаправленным или двунаправленным. Дополнительные сведения см. в разделе Режим сдвига

Следующая диаграмма иллюстрирует возможные формы сдвига частоты, которые можно получить, задав параметры режима сдвига частоты и сдвига.

Сведения о том, как задать значения частоты для сдвига, см. в разделе Настройка мгновенных значений сдвига частоты.

Установка значений мгновенного сдвига частоты

Установите следующие параметры для настройки значений частоты выходного сдвига частоты.

Начальная частота (Гц), _f0
Целевая частота (Гц), _fi (_tg)
Целевое время (секунды), _tg

В следующей таблице суммированы значения сдвига в определенное время для всех настроек сдвига частоты. Сведения о формулах, используемых для вычисления значений сдвига в другое время, см. в разделе Алгоритмы.

Мгновенные значения сдвига частоты

Сдвиг частоты	Значение сдвига при t = 0	Значение сдвига при t = t g	Время, когда значение сдвига является целевой частотой, f i (t g )
Линейный	_f0	_fi (_tg)	_tg
Квадратный	_f0	_fi (_tg)	_tg
Логарифмический	_f0	_fi (_tg)	_tg
Сметаемый косинус	_f0	_2fi (_tg) - _f0	_тг/2

Алгоритмы

развернуть все

Блок Chirp использует одну из двух формул для вычисления выходного сигнала блока в зависимости от настройки параметра «Сдвиг частоты». Дополнительные сведения см. в следующих разделах.

Уравнения для выходных вычислений

В следующей таблице показаны уравнения, используемые блоком для вычисления заданного пользователем сдвига выходной частоты, _fi (t), выхода блока, _ychirp (t) и фактического сдвига выходной частоты, _{fi (actual}) (t). Если для параметра Frequency sweep установлено значение, то только заданный пользователем сдвиг не является фактическим выходным сдвигом. Swept cosine.

Примечание

Следующие уравнения применяются только к однонаправленным сдвигам, в которых _fi (0) < _fi ₍tg). Чтобы получить уравнения для других случаев, изучите следующую таблицу и диаграмму в разделе Формирование сдвига частоты.

Таблица уравнений, используемая блоком, содержит следующие переменные:

fi (t) - заданный пользователем сдвиг частоты
_{fi (actual}) (t) - фактический сдвиг выходной частоты, обычно равный fi (t)
y (t) - выходной сигнал блока Chirp
$start(t$ ) - фаза сигнала чирпа, где $start(0)$ = 0, $а_{}$ 2āfi (t) - производная фазы
$_{fi} (t) \frac{}{} \frac{=12π⋅dψ}{(t}$ ) dt
$_{β 0}$ - значение параметра начальной фазы, где $_{ychirp} (0) =_{cos}$ (δ 0)

Уравнения для однонаправленных положительных сдвигов

Сдвиг частоты	Блочный выходной прерывистый сигнал	Заданный пользователем сдвиг частоты, f i (t)	$β$	Фактический сдвиг частоты, f i _{(фактический)} (t)
`Linear`	$y (t) = cos_{}$ (	$_{fi} (t)_{=} f0$ + βt	$β \frac{=_{} {fi}_{} ({tg}_{)}}{_{-}}$ f0tg	$_{fi} {_{(фактический}}^{) (} t)_{}^{=}$ fi (t)
`Quadratic`	То же, что и `Linear`	$_{fi} (t)_{=} {f0}^{}$ + βt2	$β \frac{=_{} {fi}_{} ({tg}_{)}}{_{-}^{}}$ f0tg2	$_{fi} {_{(фактический}}^{) (} t)_{}^{=}$ fi (t)
`Logarithmic`	То же, что и `Linear`	$_{Fi} (t)_{=} {\frac{_{f0} (_{} fi}{_{(}}}^{\frac{tg}{)_{}}}$ f0) ttg Где fi (_tg) > _f0 > 0	Н/Д	$_{fi (фактический}) (t)_{} =$ fi (t)
`Swept cosine`	$y (t) = \cos_{(} 2.dfi (_{t})$ t + δ 0)	То же, что и `Linear`	То же, что и `Linear`	$_{fi (фактический}) (t)_{} = fi ($ t) + βt

Метод вычисления выходных данных для линейного, квадратичного и логарифмического сдвига частоты

Производная фазы чирп-функции даёт мгновенную частоту чирп-функции. Блок Chirp использует этот принцип для вычисления выходного сигнала chirp, если для параметра Frequency Sweep установлено значение Linear, Quadratic, или Logarithmic.

$_{ychirp} (t) = cos_{}$ (	Линейный, квадратичный или логарифмический чирп-сигнал с фазой ( $t$ )
$_{fi} (t) \frac{}{} \frac{=12π⋅dψ}{(t}$ ) dt	Фазовая производная - мгновенная частота

Например, если требуется сигнал частотной частоты с линейным мгновенным сдвигом частоты, задайте для параметра «Сдвиг частоты» значение Linearи настройте значения линейного сдвига, установив соответствующим образом другие параметры. Блок выдает чирп-сигнал, фазовой производной которого является заданный линейный свип. Это гарантирует, что мгновенная частота выходного сигнала соответствует требуемой линейной частоте сдвига. Уравнения, описывающие линейные, квадратичные и логарифмические протягивания, см. в разделе Уравнения для вычисления выходных данных.

Метод вычисления выходных данных для сдвига по косинусоидальной частоте

Чтобы сгенерировать сигнал развертки косинусной частотной частоты, блок устанавливает выходной сигнал развертки косинусной частотной частоты следующим образом.

$_{ychirp} (t) = cos_{}_{}_{}$ (

Swepted cosine chirp output (Мгновенное уравнение частоты, не удерживается.)

Мгновенное уравнение частоты, показанное в методе вычисления выходного сигнала для линейных, квадратичных и логарифмических сдвигов частоты, не удерживается для развертываемой косинусной частотной диаграммы, поэтому определяемая пользователем частотная шкала, _fi (t), не является фактической выходной частотной шкалой, _{fi (actual}) (t), для развертываемой косинусной частотной диаграммы. Таким образом, выход сметенного косинуса может вести себя не так, как вы ожидаете. Дополнительные сведения о режиме развертки косинусной частотной диаграммы см. в разделах Сдвиг частоты, описанный для параметра Сдвиг частоты (Frequency sweep) и Уравнения для вычисления выходного сигнала (Equations for Output Computation).

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Представлен до R2006a

Документация

Щебет

Описание

Порты

Продукция

Port_1 - Сигнал косинуса (чирп) Swept-frequency скаляр | вектор

Параметры

Frequency sweep - Тип частотного сдвига Linear (по умолчанию) | Swept cosine | Logarithmic | Quadratic

Ограничения

Sweep mode - Режим сдвига Unidirectional (по умолчанию) | Bidirectional

Initial frequency (Hz) - Начальная частота 1000 (по умолчанию) | скаляр

Target frequency (Hz) - Целевая частота 4000 (по умолчанию) | скаляр

Target time (s) - Целевое время развертки 1 (по умолчанию) | скаляр

Sweep time (s) - Время сдвига 1 (по умолчанию) | скаляр

Initial phase (rad) - Начальная фаза выхода косинуса 0 (по умолчанию) | скаляр

Sample time - Период выборки выходных данных 1/8000 (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Output data type - Тип выходных данных Double (по умолчанию) | Single

Примеры модели

Оценка спектра мощности потоковой передачи с использованием метода Уэлча

Двунаправленный линейный сдвиг

Однонаправленный линейный сдвиг

Когда время сдвига больше целевого времени

Сдвиг с отрицательными частотами

Совмещенный сдвиг

Характеристики блока

Подробнее

Формирование сдвига частоты

Установка значений мгновенного сдвига частоты

Алгоритмы

Уравнения для выходных вычислений

Метод вычисления выходных данных для линейного, квадратичного и логарифмического сдвига частоты

Метод вычисления выходных данных для сдвига по косинусоидальной частоте

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Блоки

Функции

Объекты

Темы

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

`Port_1` - Сигнал косинуса (чирп) Swept-frequency
скаляр | вектор

`Frequency sweep` - Тип частотного сдвига
`Linear` (по умолчанию) | `Swept cosine` | `Logarithmic` | `Quadratic`

`Sweep mode` - Режим сдвига
`Unidirectional` (по умолчанию) | `Bidirectional`

`Initial frequency (Hz)` - Начальная частота
`1000` (по умолчанию) | скаляр

`Target frequency (Hz)` - Целевая частота
`4000` (по умолчанию) | скаляр

`Target time (s)` - Целевое время развертки
`1` (по умолчанию) | скаляр

`Sweep time (s)` - Время сдвига
`1` (по умолчанию) | скаляр

`Initial phase (rad)` - Начальная фаза выхода косинуса
`0` (по умолчанию) | скаляр

`Sample time` - Период выборки выходных данных
`1/8000` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

`Output data type` - Тип выходных данных
`Double` (по умолчанию) | `Single`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™