Преобразование цифрового сигнала из полосы промежуточной частоты (IF) в полосу модулирующих сигналов и его прореживание
dsp.DigitalDownConverter объект преобразует цифровой сигнал из полосы промежуточной частоты (ПЧ) в полосу модулирующих частот и прореживает его.
Для цифрового преобразования с понижением частоты входного сигнала:
Создать dsp.DigitalDownConverter и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.
dwnConv = dsp.DigitalDownConverterdwnConv.
dwnConv = dsp.DigitalDownConverter(Name,Value)dwnConv, с указанным свойством Name установить в указанное значение Value. Можно указать дополнительные аргументы пары имя-значение в любом порядке как (Name1,Value1,...,NameN,ValueN).
Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:
release(obj)
Создайте объект цифрового преобразователя вверх, который дискретизирует синусоидальный сигнал 1 кГц с коэффициентом 20 и преобразует его вверх в 50 кГц. Создайте объект цифрового преобразователя с понижением частоты, который преобразует сигнал в 0 Гц и отсчитывает его в 20 раз.
Примечание.При использовании R2016a или более ранней версии замените каждый вызов объекта синтаксисом эквивалентного шага. Например, obj(x) становится step(obj,x).
Создайте генератор синусоидальных волн для получения синусоидального сигнала 1 кГц со скоростью дискретизации 6 кГц.
Fs = 6e3; % Sample rate sine = dsp.SineWave('Frequency',1000,'SampleRate',... Fs,'SamplesPerFrame',1024); x = sine(); % generate signal
Создать DigitalUpConverter объект. Используйте конструкции фильтров минимального порядка и установите пульсацию полосы пропускания 0,2 дБ, а затухание полосы останова 55 дБ. Установите двухстороннюю полосу пропускания сигнала в 2 кГц.
upConv = dsp.DigitalUpConverter(... 'InterpolationFactor', 20,... 'SampleRate', Fs,... 'Bandwidth', 2e3,... 'StopbandAttenuation', 55,... 'PassbandRipple',0.2,... 'CenterFrequency',50e3);
Создать DigitalDownConverter объект. Используйте конструкции фильтров минимального порядка и установите пульсацию полосы пропускания 0,2 дБ, а затухание полосы останова 55 дБ.
dwnConv = dsp.DigitalDownConverter(... 'DecimationFactor',20,... 'SampleRate', Fs*20,... 'Bandwidth', 3e3,... 'StopbandAttenuation', 55,... 'PassbandRipple',0.2,... 'CenterFrequency',50e3);
Создайте модуль оценки спектра для визуализации спектра сигнала перед преобразованием вверх, после преобразования вверх и после преобразования вниз.
window = hamming(floor(length(x)/10)); figure; pwelch(x,window,[],[],Fs,'centered') title('Spectrum of baseband signal x')
Преобразование сигнала вверх и визуализация спектра
xUp = upConv(x); % up convert window = hamming(floor(length(xUp)/10)); figure; pwelch(xUp,window,[],[],20*Fs,'centered'); title('Spectrum of up converted signal xUp')
Преобразование сигнала вниз и визуализация спектра
xDown = dwnConv(xUp); % down convert window = hamming(floor(length(xDown)/10)); figure; pwelch(xDown,window,[],[],Fs,'centered') title('Spectrum of down converted signal xDown')
Визуализация отклика прореживающих фильтров
visualizeFilterStages(dwnConv)
Получить коэффициенты прореживания каждой ступени фильтра dsp.DigitalDownConverter object™ системы.
Создать dsp.DigitalDownConverter Системный объект с настройками по умолчанию. Использование getDecimationFactors получить коэффициенты прореживания каждого этапа объекта.
dwnConv = dsp.DigitalDownConverter
dwnConv =
dsp.DigitalDownConverter with properties:
DecimationFactor: 100
MinimumOrderDesign: true
Bandwidth: 200000
StopbandFrequencySource: 'Auto'
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 60
Oscillator: 'Sine wave'
CenterFrequency: 14000000
SampleRate: 30000000
Show all properties
M = getDecimationFactors(dwnConv) %#okM = 1×3
25 2 2
DecimationFactor свойство объекта имеет значение 100. Продукция M по умолчанию является вектором 1 на 3, где каждый элемент в векторе является коэффициентом общего коэффициента прореживания.
При установке DecimationFactor для вектора 1 на 2 объект обходит третью ступень фильтра и устанавливает коэффициент прореживания первой и второй ступеней фильтрации на значения в первом и втором векторных элементах соответственно.
dwnConv.DecimationFactor = [10 10]
dwnConv =
dsp.DigitalDownConverter with properties:
DecimationFactor: [10 10]
MinimumOrderDesign: true
Bandwidth: 200000
StopbandFrequencySource: 'Auto'
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 60
Oscillator: 'Sine wave'
CenterFrequency: 14000000
SampleRate: 30000000
Show all properties
M = getDecimationFactors(dwnConv)
M = 1×2
10 10
Выходные данные getDecimationFactors теперь функция является вектором 1 на 2.
Объект преобразует с понижением частоты входной сигнал путем умножения его на комплексную экспоненциальную с центральной частотой, равной значению в CenterFrequency собственность. Объект понижает выборку преобразованного с понижением частоты сигнала, используя каскад из трех прореживающих фильтров. В этом случае каскад фильтров состоит из дециматора CIC, компенсатора CIC и третьей ступени децимации FIR. На следующей блок-схеме показана архитектура цифрового понижающего преобразователя.
Секция масштабирования нормализует усиление CIC и мощность генератора. Он также может содержать поправочный коэффициент для достижения желаемой спецификации пульсации. При установке для свойства Осциллятор значения InputPortкоэффициент нормализации не включает коэффициент мощности генератора. В зависимости от значения свойства DecimateFactor можно обойти третью ступень фильтра. Когда входной тип данных является двойным или одиночным, объект реализует N-секционный фильтр прореживания CIC в качестве фильтра FIR с ответом, который соответствует каскаду N фильтров boxcar. Истинный фильтр CIC с реальными секциями гребенки и интегратора реализуется, когда входные данные имеют фиксированный тип. CIC-фильтр эмулируется с помощью FIR-фильтра, что позволяет выполнять моделирование с данными с плавающей запятой.
Следующая блок-схема представляет арифметику DDC со входами с одинарной или двойной точностью с плавающей запятой.
Дополнительные сведения об операции с фиксированной точкой см. в разделе Фиксированная точка.
Примечания и ограничения по использованию:
См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).
Этот объект также поддерживает создание кода SIMD с использованием технологии Intel AVX2, если входной сигнал имеет тип данных single или double.
Технология SIMD значительно повышает производительность генерируемого кода.
Следующая блок-схема представляет арифметику DDC со знаком ввода с фиксированной точкой.
WL - длина слова на входе, и FL - длина фракции входного сигнала.
Входные данные каждого фильтра приводятся к типу данных, указанному в свойствах FilterInputDataType и CustomFilterInputDataType.
Выходной сигнал генератора приводится к длине слова, равной длине входного слова плюс один. Длина дроби равна длине входного слова минус один.
Масштабирование на выходе дециматора CIC состоит из грубой и тонкой регулировок коэффициента усиления. Грубое усиление достигается с использованием reinterpretcast (Конструктор фиксированных точек) на выходе прореживателя CIC. Тонкий коэффициент усиления достигается с помощью умножения с полной точностью.
На следующем рисунке показаны операции с крупным и мелким коэффициентом усиления.
Если коэффициент усиления нормализации равен G (где 0<G≦1), то:
WLcic - длина слова на выходе прореживателя CIC и FLcic - длина дроби выхода прореживателя CIC
F1 = abs(nextpow2(G)), указывая часть G, достигаемую с помощью битовых сдвигов (грубый коэффициент усиления)
F2 = длина фракции, указанная свойствами FilterInputDataType и CustomFilterInputDataType
fg = fi((2^F1)*G, true, 16), указывая, что остаточное усиление не может быть достигнуто с битовым сдвигом (тонкое усиление)
fvtool | generatehdl | getDecimationFactors | getFilterOrders | getFilters | groupDelay | visualizeFilterStages