powermeter

Измерить мощность сигнала напряжения

Описание

powermeter Система object™ вычисляет измерения мощности сигнала напряжения. Измерения мощности включают среднюю мощность, пиковую мощность и отношение пиковой мощности к средней мощности. Объект использует метод скользящего окна для вычисления этих измерений. Дополнительные сведения см. в разделе Алгоритмы.

Для измерения мощности сигнала напряжения:

Создать powermeter 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?.

Создание

Синтаксис

метр = силовой измеритель (len)

meter = powermeter (имя, значение)

Описание

meter = powermeter(len) возвращает объект измерителя мощности с помощью WindowLength свойство имеет значение len.

пример

meter = powermeter(Name,Value) возвращает объект измерителя мощности с заданным значением каждого свойства. Заключите каждое имя свойства в кавычки. Этот синтаксис можно использовать с предыдущим входным аргументом.

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`Measurement` - Измерение требуемой мощности
`'Average power'` (по умолчанию) | `'Peak power'` | `'Peak-to-average power ratio'` | `'All'`

Требуемое измерение мощности, указанное как одно из следующих значений:

'Average power' (по умолчанию)
'Peak power'
'Peak-to-average power ratio'
'All'

Дополнительные сведения о том, как объект вычисляет эти измерения, см. в разделе Алгоритмы.

`WindowLength` - Длина окна
`256` (по умолчанию) | положительное целое число

Длина окна, по которой вычисляется измерение, заданная как положительное целое число.

`ReferenceLoad` - Эталонная нагрузка в Ом
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр в омах

Опорная нагрузка, используемая измерителем мощности для вычисления значений мощности, заданных как действительный положительный скаляр в омах.

Настраиваемый: Да

`PowerUnits` - Единицы измеряемой мощности
`'dBm'` (по умолчанию) | `'dBW'` | `'Watts'`

Единицы измеряемых значений мощности, указанные как одно из следующих:

'dBm'
'dBW'
'Watts'

Использование

Синтаксис

avgpwr = метр (x)

peakpwr = метр (x)

papr = измеритель (x)

[avgpwr, peakpwr, papr] = метр (x)

Описание

пример

avgpwr = meter(x) вычисляет среднюю мощность входного сигнала x когда Measurement свойство имеет значение 'Average power'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет среднюю мощность каждого канала входного сигнала независимо.

peakpwr = meter(x) вычисляет пиковую мощность входного сигнала x когда Measurement свойство имеет значение 'Peak power'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет пиковую мощность каждого канала входного сигнала независимо.

papr = meter(x) вычисляет отношение пиковой мощности к средней мощности входного сигнала x когда Measurement свойство имеет значение 'Peak-to-average power ratio'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет отношение пиковой мощности к средней мощности каждого канала входного сигнала независимо.

пример

[avgpwr,peakpwr,papr] = meter(x) вычисляет среднюю мощность, пиковую мощность и отношение пиковой мощности к средней мощности входного сигнала x когда Measurement свойство имеет значение 'All'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет измерения мощности каждого канала входного сигнала независимо.

Входные аргументы

развернуть все

`x` - Входной сигнал напряжения
вектор | матрица

Входной сигнал напряжения, определяемый как вектор или матрица и измеряемый в вольтах. Если x является матрицей, каждый столбец обрабатывается как независимый канал. Измерение мощности вычисляется по каждому каналу с использованием метода скользящего окна.

Объект также принимает входные данные переменного размера. То есть, как только объект заблокирован, можно изменить размер каждого входного канала, но нельзя изменить количество каналов.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного номера: Да

Выходные аргументы

развернуть все

`avgpwr` - Средняя мощность
вектор | матрица

Средняя мощность сигнала напряжения, возвращаемого в виде вектора или матрицы и измеряемого в единицах, определяемых PowerUnits собственность. Дополнительные сведения о том, как объект вычисляет среднюю мощность, см. в разделе Средняя мощность.

Типы данных: single | double

`peakpwr` - Пиковая мощность
вектор | матрица

Пиковая мощность сигнала напряжения, возвращаемого в виде вектора или матрицы и измеряемого в единицах, определяемых PowerUnits собственность. Дополнительные сведения о том, как объект вычисляет пиковую мощность, см. в разделе Пиковая мощность.

Типы данных: single | double

`papr` - Отношение пиковой мощности к средней мощности
вектор | матрица

Отношение пиковой мощности к средней мощности сигнала напряжения, возвращаемого в виде вектора или матрицы. Дополнительные сведения о том, как объект вычисляет отношение пиковой и средней мощности, см. в разделе Отношение пиковой и средней мощности.

Типы данных: single | double

Функции объекта

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)

развернуть все

Общие для всех системных объектов

`step`	Запустить алгоритм объекта System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System

Примеры

свернуть все

Вычислить измерения мощности сигнала напряжения

Открыть сценарий в реальном времени

Вычислите измерения мощности шумного синусоидального сигнала с помощью измерителя мощности. Эти измерения включают среднюю мощность, пиковую мощность и отношение пиковой мощности к средней мощности.

Предположим, что максимальное напряжение сигнала равно 100 В. Мгновенные значения синусоидальной формы сигнала задаются уравнением $Vi = Vmax \times \sin ($ 2āft), где Vi - мгновенное $значение,$ Vmax - максимальное напряжение сигнала, f - частота сигнала в Гц.

Инициализация

Входной сигнал представляет собой сумму двух синусоидальных волн с частотами, установленными на 1 кГц и 10 кГц соответственно. Длина кадра и частота дискретизации генерируемого сигнала составляют 512 выборок и 44,1 кГц соответственно.

Чтобы измерить мощность в этом сигнале, создайте powermeter объект. Набор 'Measurement' кому 'All'. Этот параметр позволяет объекту измерять среднюю мощность, пиковую мощность и отношение пиковой мощности к средней мощности. Установите длину скользящего окна равной 16 образцам, а контрольную нагрузку равной 50 Ohms. Используйте этот объект для измерения мощности в dBm единиц. Визуализация измерений мощности с помощью timescope объект.

FrameLength = 512;
Fs = 44.1e3;
A = 100;
sine1 = dsp.SineWave('Amplitude',A,'Frequency',1e3,'SampleRate',44.1e3,'SamplesPerFrame',FrameLength);
sine2 = dsp.SineWave('Amplitude',A,'Frequency',10e3,'SampleRate',44.1e3,'SamplesPerFrame',FrameLength);
pm  = powermeter(16, 'Measurement', 'All', ...
                     'ReferenceLoad', 50, ...
                     'PowerUnits', 'dBm');
scope  = timescope('NumInputPorts',4,'SampleRate',Fs,...
                   'TimeSpanSource','property',...
                   'TimeSpan',96,...
                   'YLabel','dBm',...
                   'YLimits',[-30 90]);
title = 'Power Measurements';
scope.ChannelNames = {'Average power','Peak power','Peak-to-average power ratio','Expected Average Power'};
scope.Title = title;

Вычисление измерений мощности

Добавьте нулевое среднее значение белого гауссова шума со стандартным отклонением 0,001 к сумме синусоидальных волн. Изменение амплитуды синусоидальных волн. Измерьте среднюю мощность, пиковую мощность и отношение пиковой мощности к средней мощности этого шумного синусоидального сигнала, который имеет изменяющуюся амплитуду. Дополнительные сведения о том, как объект измеряет эти значения мощности, см. в разделе Алгоритмы. Сравните измеренные значения с ожидаемым значением средней мощности.

Ожидаемое значение средней мощности $Р$ шумного синусоидального сигнала задается следующим уравнением.

$P \frac{=_{}^{}}{} \frac{{A122R}_{}^{+}}{} A222R + var ($ шум),

где,

$_{A1}$ - амплитуда первого синусоидального сигнала.
$_{A2}$ - амплитуда второго синусоидального сигнала.
$R$ - опорная нагрузка в Ом.

В dBmожидаемая мощность вычисляется с использованием следующего уравнения:

$_{expPwrdBm} =_{} 10log10 (P)$ + 30.

Сравните ожидаемое значение со значением, вычисленным объектом. Все значения находятся в dBm. Эти ценности очень близко совпадают. Для проверки просмотрите вычисленные измерения с помощью timescope объект.

Vect = [1/8 1/2 1 2 1 1/2 1/8 1/16 1/32];
for index = 1:length(Vect)
    V = Vect(index);
    for i = 1:1000
        x = V*sine1()+V*sine2()+0.001.*randn(FrameLength,1);
        P = (((V*A)^2)/100)+(((V*A)^2)/100)+(0.001)^2;
        expPwr = (10*log10(P)+30)*ones(FrameLength,1);
        [avgPwr,pkPwr,papr] = pm(x);
        scope(avgPwr,pkPwr,papr,expPwr);
    end
end

Алгоритмы

развернуть все

Метод скользящего окна

В способе скользящего окна измерение мощности вычисляется по конечной длительности сигнала. Длина окна определяет длину данных, по которым алгоритм вычисляет значение мощности. Окно перемещается по мере поступления новых данных. Выходной сигнал для каждой входной выборки представляет собой измерение, выполненное над текущей выборкой и предыдущими выборками Len-1. Len - длина скользящего окна в образцах. Для вычисления первых выходов Len - 1, когда в окне ещё не хватает данных, алгоритм заполняет окно нулями. Например, для вычисления средней мощности при поступлении второй входной выборки алгоритм заполняет окно нулями Len - 2. Входной сигнал x Затем две выборки данных следуют за Len-2 нулями.

Более подробный пример см. в разделе Метод скользящего окна.

Если окно большое, вычисленная мощность ближе к стационарной мощности данных. Для данных, которые не изменяются быстро, используйте длинное окно, чтобы получить более плавное измерение. Для быстрых изменений данных используйте окно меньшего размера.

Средняя мощность

Средняя мощность сигнала напряжения вычисляется с использованием метода скользящего окна и задается следующими уравнениями:

$_{AvgPowerdBm} =_{} 10log10 ({movAvg}^{(} | x | 2$ )/R) + 30

$_{AvgPowerdBW} =_{} 10log10 ({movAvg}^{(} | x$ | 2 )/R)

$_{AvgPowerWatts} = {movAvg (}^{|} x$ | 2 )/R

где,

x - входной сигнал напряжения.
R - опорная нагрузка (в Ом), которая используется для вычисления значения мощности.
movAvg вычисляет скользящее среднее с использованием метода скользящего окна. powermeter объект в MATLAB ® использует dsp.MovingAverage и блок измерителя мощности в Simulink ® использует блок скользящего среднего.

Пиковая мощность

Пиковая мощность сигнала напряжения вычисляется с использованием метода скользящего окна и задается следующими уравнениями:

$_{PeakPowerdBm} =_{} 10log10 ({movMax}^{(} | x | 2$ )/R) + 30

$_{PeakPowerdBW} =_{} 10log10 ({movMax}^{(} | x$ | 2 )/R)

$_{PeakPowerWatts} = {movMax (}^{|} x$ | 2 )/R

где,

x - входной сигнал напряжения.
R - опорная нагрузка (в Ом), которая используется для вычисления значения мощности.
movMax вычисляет скользящий максимум с помощью метода скользящего окна. powermeter объект в MATLAB использует dsp.MovingMaximum и блок измерителя мощности в Simulink использует блок Moving Maximum.

Отношение пиковой и средней мощности

Отношение пиковой мощности к средней мощности сигнала напряжения вычисляется с использованием метода скользящего окна и задается следующими уравнениями:

$_{pkAvgPwrdBm} =_{} 10log10 ({movMax}^{(} | x | 2) /^{}$ movAvg (| x | 2))

$_{pkAvgPwrdBW} =_{} 10log10 ({movMax}^{(} | x | 2) /^{}$ movAvg (| x | 2))

$_{pkAvgPwrWatts} = {movMax (}^{|} x | 2 ) /^{}$ movAvg (| x | 2)

где,

x - входной сигнал напряжения.
movAvg вычисляет скользящее среднее с использованием метода скользящего окна. powermeter объект в MATLAB использует dsp.MovingAverage и блок «Измеритель мощности» в Simulink использует блок «Скользящее среднее».
movMax вычисляет скользящий максимум с помощью метода скользящего окна. powermeter объект в MATLAB использует dsp.MovingMaximum и блок измерителя мощности в Simulink использует блок Moving Maximum.

Расширенные возможности

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

Примечания и ограничения по использованию:

См. Системные объекты в создании кода MATLAB (кодер MATLAB).

См. также

Представлен в R2021a

Документация

powermeter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

`Measurement` - Измерение требуемой мощности
`'Average power'` (по умолчанию) | `'Peak power'` | `'Peak-to-average power ratio'` | `'All'`

`WindowLength` - Длина окна
`256` (по умолчанию) | положительное целое число

`ReferenceLoad` - Эталонная нагрузка в Ом
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр в омах

`PowerUnits` - Единицы измеряемой мощности
`'dBm'` (по умолчанию) | `'dBW'` | `'Watts'`

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

`x` - Входной сигнал напряжения
вектор | матрица

Выходные аргументы

`avgpwr` - Средняя мощность
вектор | матрица

`peakpwr` - Пиковая мощность
вектор | матрица

`papr` - Отношение пиковой мощности к средней мощности
вектор | матрица

Функции объекта

Общие для всех системных объектов

Примеры

Вычислить измерения мощности сигнала напряжения

Алгоритмы

Метод скользящего окна

Средняя мощность

Пиковая мощность

Отношение пиковой и средней мощности

Расширенные возможности

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

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

Документация

powermeter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Measurement - Измерение требуемой мощности 'Average power' (по умолчанию) | 'Peak power' | 'Peak-to-average power ratio' | 'All'

WindowLength - Длина окна 256 (по умолчанию) | положительное целое число

ReferenceLoad - Эталонная нагрузка в Ом 1 (по умолчанию) | положительный скаляр в омах

PowerUnits - Единицы измеряемой мощности 'dBm' (по умолчанию) | 'dBW' | 'Watts'

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

x - Входной сигнал напряжения вектор | матрица

Выходные аргументы

avgpwr - Средняя мощность вектор | матрица

peakpwr - Пиковая мощность вектор | матрица

papr - Отношение пиковой мощности к средней мощности вектор | матрица

Функции объекта

Общие для всех системных объектов

Примеры

Вычислить измерения мощности сигнала напряжения

Алгоритмы

Метод скользящего окна

Средняя мощность

Пиковая мощность

Отношение пиковой и средней мощности

Расширенные возможности

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

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

`Measurement` - Измерение требуемой мощности
`'Average power'` (по умолчанию) | `'Peak power'` | `'Peak-to-average power ratio'` | `'All'`

`WindowLength` - Длина окна
`256` (по умолчанию) | положительное целое число

`ReferenceLoad` - Эталонная нагрузка в Ом
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр в омах

`PowerUnits` - Единицы измеряемой мощности
`'dBm'` (по умолчанию) | `'dBW'` | `'Watts'`

`x` - Входной сигнал напряжения
вектор | матрица

`avgpwr` - Средняя мощность
вектор | матрица

`peakpwr` - Пиковая мощность
вектор | матрица

`papr` - Отношение пиковой мощности к средней мощности
вектор | матрица

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