Синусоидальная волна

Генерировать непрерывные или дискретные синусоидальные волны

Библиотека:
Инструментарий/источники системы DSP
Системная панель инструментов DSP Поддержка HDL/Источники

Описание

Блок синусоидальной волны генерирует многоканальный реальный или комплексный синусоидальный сигнал с независимой амплитудой, частотой и фазой в каждом выходном канале. Блок поддерживает типы данных с плавающей запятой и с фиксированной запятой.

Блок генерирует действительный синусоидальный сигнал при установке для параметра сложности вывода значения Real. Действительный синусоидальный выход определяется выражением типа

$y = Асин (2āft$ + start)

где Вы определяете в Амплитудном параметре, f в герц в параметре Частоты и ϕ в радианах в параметре смещения Фазы.

Блок генерирует комплексный экспоненциальный сигнал при установке для параметра сложности вывода значения Complex. Этот комплексный экспоненциальный сигнал определяется выражением типа

$y =^{Aej (2āft} + start) = A {cos (2.dft +$

Создание многоканальных выходов

Как для действительных, так и для комплексных синусоид значения параметров амплитуды, частоты и фазового смещения (A, f и «») могут быть скалярами или векторами длины-N, где N - требуемое количество каналов на выходе. При указании хотя бы одного из этих параметров в качестве вектора длины N к каждому каналу применяются скалярные значения, заданные для других параметров.

Например, чтобы сформировать трехканальный выход, содержащий следующие вещественные синусоиды, установите параметры блока, как показано на рисунке:

$y = \begin{matrix} {sin ( & 2000,.dt) ( канал \\ 1) 2sin ( & 1000,.dt) ( канал \\ 2) 3sin (\frac{}{} 500,.dt & + α2) ( \end{matrix}$ канал 3)

Сложность вывода = Real
Амплитуда = [1 2 3]
Частота = [1000 500 250]
Фазовое смещение = [0 0 pi/2]

Порты

Продукция

развернуть все

`Port_1` - Синусоидальный сигнал
скаляр | вектор | матрица

Вывод синусоидального сигнала в виде скаляра или вектора. Дополнительные сведения о сложности вывода см. в разделе Описание. Сведения о многоканальной поддержке см. в разделе Создание многоканальных выходов.

Совет

Для вывода типов данных с фиксированной точкой необходимо установить для параметра Sample mode значение Discrete и метод расчета для Table lookup.

Типы данных: single | double | fixed point
Поддержка комплексного номера: Да

Параметры

развернуть все

Главный

`Amplitude` - Амплитуда синусоидальных волн
`1` (по умолчанию) | скаляр | вектор

Вектор длины N, содержащий амплитуды синусоидальных волн в каждом из N выходных каналов, или скаляр, применяемый ко всем N каналам. Длина вектора должна совпадать с длиной вектора, заданной для параметров сдвига «Частота» и «Фаза».

Совет

Этот параметр настраивается (Simulink), только если метод Computation имеет значение Trigonometric fcn или Differential.

Настраиваемый: Да

`Frequency (Hz)` - Частота каждой синусоидальной волны
`100` (по умолчанию) | скаляр | вектор

Вектор длины N, содержащий частоты в герцах синусоидальных волн в каждом из N выходных каналов, или скаляр, применяемый ко всем N каналам. Длина вектора должна совпадать с длиной, заданной для параметров смещения амплитуды и фазы. Можно задать положительные, нулевые или отрицательные частоты.

Совет

Этот параметр настраивается (Simulink) при установке одного из следующих параметров:

Пример режима для Continuous.
Пример режима для Discrete и метод расчета для Trigonometric fcn.

Настраиваемый: Да

`Phase offset (rad)` - Фазовое смещение
`0` (по умолчанию) | скаляр | вектор

Вектор длины N, содержащий фазовые смещения в радианах синусоидальных волн в каждом из N выходных каналов, или скаляр, применяемый ко всем N каналам. Длина вектора должна совпадать с длиной, заданной для параметров амплитуды и частоты.

Совет

Этот параметр настраивается (Simulink) при установке одного из следующих параметров:

Пример режима для Continuous.
Пример режима для Discrete и метод расчета для Trigonometric fcn.

Настраиваемый: Да

`Sample mode` - Режим непрерывного или дискретного отбора проб
`Discrete` (по умолчанию) | `Continuous`

Укажите режим выборки как Continuous или Discrete:

Continuous
В непрерывном режиме синусоида в i-ом канале, _yi, вычисляется как непрерывная функция,
$\begin{array}{l} _{yi} =_{} Aisin (_{}_{2.dfit} & +/i) \\ \begin{array}{l} ( \end{array} \\ _{} вещественный)_{}^{oryi =_{}_{Aiej}} & (2.dfit +/i) \end{array}$ (комплекс)
и выходной сигнал блока является непрерывным. В этом режиме блок работает так же, как блок Simulink ® Sine Wave, для параметра Sample time установлено значение 0. Этот режим обеспечивает высокую точность, но требует оценки тригонометрических функций на каждом этапе моделирования, что является дорогостоящим с точки зрения вычислений. Кроме того, поскольку этот метод отслеживает абсолютное время моделирования, разрыв в конечном итоге произойдет, когда значение времени достигнет максимального предела.
Следует также отметить, что многие блоки Toolbox™ системы DSP не принимают непрерывные входные сигналы.
Discrete
В дискретном режиме блок может генерировать дискретно-временной выход, непосредственно оценивая тригонометрическую функцию, путем поиска в таблице или дифференциальным методом. Дополнительные сведения об этих методах вычислений см. в разделе Алгоритмы.

`Output complexity` - Реальная или сложная форма сигнала
`Real` (по умолчанию) | `Complex`

Тип генерируемого сигнала: Real задает действительную синусоидальную волну, Complex задает сложную экспоненциальную величину.

`Computation method` - Метод вычисления дискретно-временных синусоид
`Trigonometric fcn` (по умолчанию) | `Table lookup` | `Differential`

Способ формирования дискретно-временных синусоид: Trigonometric fcn, Table lookup, или Differential. Дополнительные сведения о каждой из доступных опций см. в разделе Алгоритмы.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Sample mode установлено значение Discrete.

Примечание

Чтобы создать синусоиды с фиксированной точкой, необходимо задать для метода вычисления значение Table lookup.

`Optimize table for` - Оптимизируйте скорость или память
`Speed` (по умолчанию) | `Memory`

Оптимизирует таблицу значений синусов для Speed или Memory. При оптимизации для скорости таблица содержит k элементов, а при оптимизации для памяти таблица содержит k/4 элементов, где k - количество входных выборок за один полный период синусоидальной волны.

Зависимости

Этот параметр виден только в том случае, если для параметра Метод вычислений (Computation method) задано значение Table lookup.

`Sample time` - Период выборки
`1/1000` (по умолчанию) | скаляр

Период, с которым дискретизируется синусоидальная волна, _Ts, как конечный скаляр, больше нуля. Период выходного кадра блока - MT, где в параметре Samples per frame указывается M.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Sample mode значение Discrete.

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

Число последовательных выборок от каждой синусоиды для буферизации в выходной кадр, M, заданное как положительное скалярное целое число. Этот параметр нельзя настроить.

Блочный выход представляет собой матрицу M-на-N с периодом кадра MT, где в параметре Sample time указывается Ts.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Sample mode значение Discrete.

`Resetting states when re-enabled` - Поведение состояния внутри включенных подсистем
`Restart at time zero` (по умолчанию) | `Catch up to simulation time`

Этот параметр определяет поведение блока синусоидальной волны при повторном включении включенной подсистемы. Блок может либо сбросить себя в исходное состояние (Restart at time zero) или возобновить генерацию синусоиды на основе текущего времени моделирования (Catch up to simulation time).

Зависимости

Этот параметр применяется только в том случае, если блок синусоидальной волны расположен внутри включенной подсистемы, а для параметра enabling блока Enable (Simulink) установлено значение reset.

Типы данных

`Output data type` - Тип выходных данных
`double` (по умолчанию) | `single` | `fixdt(1,16)` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>` | `Inherit:Inherit via back propagation`

Выберите способ указания свойств типа данных для типа выходных данных. Можно выбрать:

Inherit - позволяет указать правило наследования типа данных, например: Inherit: Inherit via back propagation
Built in- позволяет указать встроенный тип данных, например: double
Fixed point - позволяет указать атрибуты типа данных с фиксированной точкой.
Expression - позволяет указать выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например: fixdt(1,16)

Примеры модели

Формирование синусоидальных волн на основе кадра

В этом примере модели сравниваются различные методы генерации синусоидальных волн на основе кадра из блока синусоидальных волн в панели инструментов системы DSP.

Создание синусоидальных волн на основе образцов

В этом примере модели сравниваются различные методы генерации синусоидальных волн на основе выборки из блока синусоидальных волн в панели инструментов системы DSP.

Характеристики блока

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

Алгоритмы

развернуть все

При выборе Discrete из параметра Sample mode параметр secondary Computation method предоставляет три опции для генерации дискретной синусоиды: Trigonometric fcn, Table lookup, и Differential.

Тригонометрический Fcn

Метод тригонометрической функции вычисляет синусоиду в i-ом канале, yi, путем выборки непрерывной функции.

$\begin{array}{l} _{yi} =_{} Aisin (_{}_{2.dfit} & +/i) \\ \begin{array}{l} ( \end{array} \\ _{} вещественный)_{}^{oryi =_{}_{Aiej}} & (2.dfit +/i) \end{array}$ (комплекс)

с периодом _Ts, где Ts указывается в параметре Sample time. Этот режим работы имеет те же преимущества и обязательства, что и Continuous примерный режим.

В каждый момент времени выборки блок оценивает синусоидальную функцию в соответствующем значении времени в пределах первого цикла синусоиды. Ограничивая тригонометрические оценки первым циклом каждой синусоиды, блок избегает неточности вычисления синуса очень больших чисел и исключает возможность нарушения непрерывности во время расширенных операций (когда абсолютная переменная времени может перетекать). Таким образом, этот метод позволяет избежать требований к памяти метода поиска таблицы за счет многих других операций с плавающей запятой.

Поиск в таблице

Метод поиска в таблице предварительно вычисляет уникальные выборки каждой выходной синусоиды в начале моделирования и при необходимости возвращает выборки из памяти. Поскольку таблица конечной длины может быть построена только при повторении всех выходных последовательностей, способ требует, чтобы период каждой синусоиды на выходе был равномерно разделен на период выборки. То есть 1/( _fIts) = _ki должно быть целым значением для каждого канала i = 1, 2,..., N.

Если в таблице Optimize для параметра установлено значение Speedтаблица, построенная для каждого канала, содержит элементы _ki. Если в таблице Optimize для параметра установлено значение Memoryтаблица, построенная для каждого канала, содержит элементы _ki/4.

Для длинных выходных последовательностей метод поиска таблицы требует гораздо меньше операций с плавающей запятой, чем любой из других методов, но может требовать значительно больше памяти, особенно для высоких скоростей дискретизации (длинные таблицы). Этот метод рекомендуется для моделей, предназначенных для эмуляции или генерации кода для аппаратных средств DSP, и поэтому должен быть оптимизирован для скорости выполнения.

Примечание

Таблица подстановки для этого блока построена из значений с плавающей запятой двойной точности. Таким образом, когда вы используете Table lookup режим вычисления, максимальное значение точности, которое вы можете достичь на выходе, составляет 53 бита. Установка в качестве длины слова типа данных Output или User значения, превышающие 53 бита, не повышает точность вывода.

Совет

Для создания синусоид с фиксированной точкой необходимо выбрать Table Lookup.

Дифференциал

Дифференциальный метод использует пошаговый алгоритм. Этот алгоритм вычисляет выходные выборки на основе выходных значений, вычисленных в предыдущее время выборки (и предварительно вычисленных терминов обновления), используя следующие идентификаторы.

$\begin{array}{l} \sin (t_{+} Ts) = \sin (t_{)} \cos (Ts) +_{} cos \\ (t)_{\sin} (Ts) cos (t_{+} Ts) = \cos (t_{)} \end{array}$ cos (Ts) − sin (t) sin (Ts)

Уравнения обновления для синусоиды в i-ом канале, _yi, поэтому могут быть записаны в матричной форме как

$[\begin{matrix} \sin {_{} 2āfi (t_{} +_{Ts}) \\ + (i) +_{} \cos {_{} {2āfi}_{} ( \end{matrix} t + \begin{matrix} Ts) + (_{} {i)}_{}] & = [\cos_{} (_{} \\ 2πfiTs)_{\sin}_{(} & 2πfiTs)_{-}_{} \end{matrix} sin \begin{matrix} ({2πfiTs}_{)}_{\cos} \\ ({2πfiTs}_{)}] [_{} \end{matrix} sin$ (2.dfit + (i) cos (2.dfit + (i))]

где в параметре Sample time указывается _Ts. Поскольку _Ts является константой, правосторонняя матрица является константой и может быть вычислена один раз в начале моделирования. Затем вычисляют значение _Aisin [_2.dfi (t + _Ts) + (i)] из значений _sin (_2.dfit + (i)) _и _cos (2.dfit + (i)) путем простого умножения матрицы на каждом временном шаге.

Этот режим обеспечивает уменьшенную вычислительную нагрузку, но подвержен дрейфу во времени из-за кумулятивной ошибки квантования. Поскольку метод не зависит от абсолютного значения времени, нет опасности нарушения непрерывности во время расширенных операций (когда абсолютная переменная времени может переполниться).

Расширенные возможности

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

При настройке в режиме непрерывной выборки блок синусоидальной волны ссылается на абсолютное время моделирования.

Создание кода HDL
Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

HDL Coder™ предоставляет дополнительные опции конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезированную логику.

Архитектура HDL

Этот блок имеет единую архитектуру HDL по умолчанию.

Ограничения

Для создания кода HDL необходимо выбрать следующие настройки блока синусоидальной волны:

Метод вычисления: Table lookup
Примерный режим: Discrete

Выходные данные:

Выходной порт не может иметь типы данных single или double.

Комплексная поддержка данных

Этот блок поддерживает генерацию кода для сложных сигналов.

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

Если входной сигнал является фиксированной точкой, он должен быть целым числом со знаком или фиксированной точкой со знаком с наклоном мощности два и нулевым смещением.

См. также

Представлен до R2006a

Документация

Синусоидальная волна

Описание

Создание многоканальных выходов

Порты

Продукция

Port_1 - Синусоидальный сигнал скаляр | вектор | матрица

Параметры

Главный

Amplitude - Амплитуда синусоидальных волн 1 (по умолчанию) | скаляр | вектор

Frequency (Hz) - Частота каждой синусоидальной волны 100 (по умолчанию) | скаляр | вектор

Phase offset (rad) - Фазовое смещение 0 (по умолчанию) | скаляр | вектор

Sample mode - Режим непрерывного или дискретного отбора проб Discrete (по умолчанию) | Continuous

Output complexity - Реальная или сложная форма сигнала Real (по умолчанию) | Complex

Computation method - Метод вычисления дискретно-временных синусоид Trigonometric fcn (по умолчанию) | Table lookup | Differential

Зависимости

Optimize table for - Оптимизируйте скорость или память Speed (по умолчанию) | Memory

Зависимости

Sample time - Период выборки 1/1000 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

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

Зависимости

Resetting states when re-enabled - Поведение состояния внутри включенных подсистем Restart at time zero (по умолчанию) | Catch up to simulation time

Зависимости

Типы данных

Output data type - Тип выходных данных double (по умолчанию) | single | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <data type expression> | Inherit:Inherit via back propagation

Примеры модели

Формирование синусоидальных волн на основе кадра

Создание синусоидальных волн на основе образцов

Характеристики блока

Алгоритмы

Тригонометрический Fcn

Поиск в таблице

Дифференциал

Расширенные возможности

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

Создание кода HDL Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

Преобразование с фиксированной точкой Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Блоки

Функции

Объекты

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

`Port_1` - Синусоидальный сигнал
скаляр | вектор | матрица

`Amplitude` - Амплитуда синусоидальных волн
`1` (по умолчанию) | скаляр | вектор

`Frequency (Hz)` - Частота каждой синусоидальной волны
`100` (по умолчанию) | скаляр | вектор

`Phase offset (rad)` - Фазовое смещение
`0` (по умолчанию) | скаляр | вектор

`Sample mode` - Режим непрерывного или дискретного отбора проб
`Discrete` (по умолчанию) | `Continuous`

`Output complexity` - Реальная или сложная форма сигнала
`Real` (по умолчанию) | `Complex`

`Computation method` - Метод вычисления дискретно-временных синусоид
`Trigonometric fcn` (по умолчанию) | `Table lookup` | `Differential`

`Optimize table for` - Оптимизируйте скорость или память
`Speed` (по умолчанию) | `Memory`

`Sample time` - Период выборки
`1/1000` (по умолчанию) | скаляр

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

`Resetting states when re-enabled` - Поведение состояния внутри включенных подсистем
`Restart at time zero` (по умолчанию) | `Catch up to simulation time`

`Output data type` - Тип выходных данных
`double` (по умолчанию) | `single` | `fixdt(1,16)` | `fixdt(1,16,0)` | `<data type expression>` | `Inherit:Inherit via back propagation`

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

Создание кода HDL
Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.