Chirp

Сгенерируйте частотно-модулированный косинус (щебет) сигнал

Библиотека:
Системный тулбокс/источники DSP

Описание

Блок Chirp выводит частотно-модулированный косинус (щебет) сигнал с амплитудой единицы и непрерывной фазой. Чтобы задать необходимый выходной щебет, вы должны задать его функцию мгновенной частоты, также известную как выход частоты. Свип частоты может быть линейным, квадратичным или логарифмическим и повторяется один раз в Sweep time по умолчанию. Описание алгоритмов, используемых блоком Chirp, смотрите в Алгоритмах.

Порты

Выход

расширить все

`Port_1` - Сигнал косинуса (щебета) стреловидной частоты
скалярный вектор |

Частотно-модулированный косинус. В Linear, Logarithmic, и Quadratic режимы (заданные параметром Frequency sweep), блок выводит частотно-модулированный косинус с мгновенными значениями частоты, заданными параметрами частоты и времени. В Swept cosine В режиме блок выводит частотно-модулированный косинус с линейной мгновенной выходной частотой, которая может отличаться от заданной частотными и временными параметрами.

Для получения дополнительной информации о том, как блок вычисляет выход, см. Алгоритмы.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

`Frequency sweep` - Тип свипа частоты
`Linear` (по умолчанию) | `Swept cosine` | `Logarithmic` | `Quadratic`

Тип выхода мгновенного свипа частоты, _fi (t): Linear, Logarithmic, Quadratic, или Swept cosine. Для получения дополнительной информации см. «Формирование сдвига частоты» и «Алгоритмы».

Ограничения

Когда вы хотите линейно прокрутить сигнал щебета, мы рекомендуем, чтобы вы использовали Linear частотный свип. Хотя и Swept cosine частотный свип также приводит к линейно прокрутке щебета сигнала, выход может иметь неожиданное содержимое частоты.

Значение протянутого косинуса в Target time не обязательно является Target frequency. Это связано с тем, что заданный пользователем свип не является фактическим свипом частоты выходного сигнала косинуса развертки, как отмечено в Output Computation Method for Swept Cosine Frequency Sweep. Смотрите таблицу «Мгновенные значения частоты свипа» (Instantaneous Frequency Sweep Values) для фактического значения свипа свепта косинуса в Target time.
В Swept cosine режиме не устанавливайте параметры так, чтобы 1/ _T sw было намного больше значений параметров Initial frequency и Target frequency. В таких случаях фактическое частотное содержимое прокрутки косинуса может быть ближе к 1_/ T sw, намного превышая Initial frequency и Target frequency значений параметров.

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

Параметр Sweep mode определяет, является ли ваше свипирование однонаправленным или двунаправленным, что влияет на форму вашего выхода частоты свипа (см. «Формирование свипа частоты»). В следующей таблице описаны характеристики однонаправленных и двунаправленных сдвигов.

Настройки параметров режима сдвига	Характеристики свипа
`Unidirectional`	Длится в течение одного Sweep time, _Tsw Повторяет один раз в _Tsw
`Bidirectional`	Длится два раза Sweep time, 2 _Tsw Повторяет один раз в 2 _Tsw Первая половина идентична своему однонаправленному аналогу. Вторая половина - зеркальное изображение первой половины.

Следующая схема иллюстрирует линейный сдвиг в обоих режимах сдвига. Для получения информации об установке значений частоты в свипе, смотрите Установка мгновенных значений свипа частоты.

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

Для Linear, Quadratic, и Swept cosine развертки, начальная частота, f 0, выход сигнала щебета. Можно задать Initial frequency (Hz) как скаляр, больший или равный нулю. Для Logarithmic sweeeps, Initial frequency на один меньше, чем фактическая начальная частота sweep. Кроме того, когда сдвиг Logarithmicнеобходимо задать значение Initial frequency меньше, чем значение Target frequency.

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Настройка значений мгновенного сдвига частоты».

Настраиваемый: Да

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

Для Linear, Quadratic, и Logarithmic развертки, мгновенная частота, _fi (_tg), выхода на Target time, _tg. Можно задать Target frequency (Hz) как скаляр, больший или равный нулю. Для Swept cosine sweeep, Target frequency является мгновенной частотой выхода в половине Target time, _tg/2. Когда Frequency sweep Logarithmicнеобходимо задать Target frequency больше, чем Initial frequency.

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Настройка значений мгновенного сдвига частоты».

Настраиваемый: Да

`Target time (s)` - Целевое время свипа
`1` (по умолчанию) | скаляром

Для Linear, Quadratic, и Logarithmic сдвигает, время, _tg, при котором сдвиг достигает Target frequency, _fi (_tg). Для Swept cosine sweeep, Target time является временем, в которое sweep достигает 2 _fi ₍tg) - f0. Target time должен быть скаляром, который больше или равен нулю и меньше или равен Sweep time , $T_{s w} \geq t_{g}$ .

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Настройка значений мгновенного сдвига частоты».

Настраиваемый: Да

`Sweep time (s)` - Время свипа
`1` (по умолчанию) | скаляром

В Unidirectional Sweep mode Sweep time, _Tsw, является периодом развертки выхода частоты. В Bidirectional Sweep mode, Sweep time составляет половину периода выхода частотного свипа. Sweep time должен быть скаляром, который больше или равен Target time, $T_{s w} \geq t_{g}$ .

Настраиваемый: Да

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

Фаза, $ϕ_{0}$ , из выхода косинуса при t = 0; $y_{c h i r p} (t) = \cos (ϕ_{0})$ . Можно задать Initial phase (rad) как скаляр, который больше или равен нулю.

Настраиваемый: Да

`Sample time` - Выходной период дискретизации
`1/8000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Период дискретизации, _Ts, выход. Период выхода системы координат _Mo _Ts, где _Mo количество выборок в систему координат.

`Samples per frame` - Выборки по системам координат
`1` (по умолчанию) | положительное целое число

Количество выборок, _Mo, для буферизации в каждой выходной системе координат, заданное как положительный целочисленный скаляр.

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

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

Примеры моделей

Streaming Power Spectrum Estimation Using Welch's Method

Оценка спектра потоковой степени с использованием метода Уэлча

Используйте метод Уэлча для усредненной модифицированной периодограммы, чтобы оценить спектр степени.

Двунаправленный линейный сдвиг

В этом примере модели блок Щебета выводит двунаправленный, линейно развернутый щебет сигнал, который отображается Time Scope и Анализатором спектра.

Однонаправленный линейный сдвиг

В этом примере модели блок Щебета выводит однонаправленный сигнал щебета с линейной разверткой. Time Scope отображает сигнал, выход в временной интервал, а Спектр Analyzer отображает спектрограмму в частотный диапазон.

When Sweep Time Is Greater than Target Time

Когда время свипа больше целевого времени

Этот пример модели показывает неожиданное поведение, которое может возникнуть в блоке Щебета, когда время Сдвига больше Целевого времени. В Time Scope отображается выход сигнала, а в анализаторе спектра - спектрограмма в частотный диапазон.

Свип с отрицательными частотами

В этом примере модели блок Щебета выводит щебет, содержащий отрицательные частоты. Time Scope отображает выход сигнала в временной интервал, а Спектр Analyzer отображает спектрограмму в частотный диапазон.

Псевдонимы сдвига

В этом примере модели блок Щебета выводит сглаженный сдвиг.

Характеристики блоков

Типы данных	`double` \| `single`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Подробнее о

расширить все

Формирование сдвига частоты

Вы управляете основной формой выходного мгновенного сдвига частоты, _fi (t), используя параметры Frequency sweep и Sweep mode.

Параметры настройки формы сдвига	Возможная настройка	Описание параметра
Frequency sweep	Линейный Квадратный Логарифмический Свепт косинус	Определяет, изменяются ли частоты сдвига линейно, квадратично или логарифмически. Линейные и стреловидные косинусоидные свипы оба варьируются линейно.
Sweep mode	Однонаправленный Двунаправленный	Определяет, является ли сдвиг однонаправленным или двунаправленным. Для получения дополнительной информации смотрите Режим сдвига

Параметры настройки формы сдвига

Возможная настройка

Описание параметра

Frequency sweep

Линейный

Квадратный

Логарифмический

Свепт косинус

Определяет, изменяются ли частоты сдвига линейно, квадратично или логарифмически. Линейные и стреловидные косинусоидные свипы оба варьируются линейно.

Sweep mode

Однонаправленный

Двунаправленный

Определяет, является ли сдвиг однонаправленным или двунаправленным. Для получения дополнительной информации смотрите Режим сдвига

Следующая схема иллюстрирует возможные формы свипа частоты, которые вы можете получить, установив параметры Frequency sweep и Sweep mode.

Для получения информации о том, как задать значения частоты в сдвиге, смотрите Настройка значений мгновенного сдвига частоты.

Установка значений мгновенного свипа частоты

Установите следующие параметры, чтобы настроить значения частоты вашего выхода частоты свип.

Initial frequency (Гц), _f0
Target frequency (Гц), _fi (_tg)
Target time (секунды), _tg

В следующей таблице приведены значения сдвига в определенное время для всех настроек Frequency sweep. Для получения информации о формулах, используемых для вычисления значений сдвига в другое время, см. Алгоритмы.

Мгновенные значения свипа частоты

Частотный свип	Значение сдвига при t = 0	Значение сдвига при t = _{t g}	Время, когда значение свипа является целевой частотой, _{f i} (_{t g} )
Линейный	_f0	_fi _{(<reservedrangesplaceholder0>)}	_tg
Квадратный	_f0	_fi _{(<reservedrangesplaceholder0>)}	_tg
Логарифмический	_f0	_fi _{(<reservedrangesplaceholder0>)}	_tg
Свепт косинус	_f0	_2fi (_tg) - _f0	_{<reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0>}

Алгоритмы

расширить все

Блок Chirp использует одну из двух формул, чтобы вычислить выход блока, в зависимости от Frequency Sweep настройки параметра. Для получения дополнительной информации см. следующие разделы.

Уравнения для выхода расчетов

Следующая таблица показывает уравнения, используемые блоком для вычисления заданного пользователем выхода частоты, _fi (t), выхода блока, _ychirp (t) и фактического свипа выходной частоты, _fi(actual) (t). Единственный раз, когда заданный пользователем сдвиг не является фактическим выходным сдвигом, когда параметр Frequency sweep установлен на Swept cosine.

Примечание

Следующие уравнения применяются только к однонаправленным свипам, в которых _fi (0) < _fi ₍tg). Чтобы вывести уравнения для других случаев, исследуйте следующую таблицу и схему в Формировании Свипа Частоты.

Таблица уравнений, используемая блоком, содержит следующие переменные:

f i (t) - пользовательская частотная развертка
_fi(actual) (t) - фактическая выходная частота свипа, обычно равная _fi (t)
y (t) - выход блока Щебета
$ψ (t)$ - фаза щебета сигнала, где $ψ (0) = 0$ , и $2 π f_{i} (t)$ является производной от фазы
$f_{i} (t) = \frac{1}{2 π} \cdot \frac{d ψ (t)}{d t}$
$ϕ_{0}$ - значение параметра Initial phase, где $y_{c h i r p} (0) = \cos (ϕ_{0})$

Уравнения для однонаправленных положительных сдвигов

Частотный свип	Блок Выходной Сигнал Щебета	Заданная пользователем частотная развертка, _{f i} (t)	$β$	Фактическая частота свипа, _{f i(actual)} (t)
`Linear`	$y (t) = \cos (ψ (t) + ϕ_{0})$	$f_{i} (t) = f_{0} + β t$	$β = \frac{f_{i} (t_{g}) - f_{0}}{t_{g}}$	$f_{i} {_{(a c t u a l)}}^{(t)} = f_{i}^{(t)}$
`Quadratic`	То же, что и `Linear`	$f_{i} (t) = f_{0} + β t^{2}$	$β = \frac{f_{i} (t_{g}) - f_{0}}{t_{g}^{2}}$	$f_{i} {_{(a c t u a l)}}^{(t)} = f_{i}^{(t)}$
`Logarithmic`	То же, что и `Linear`	$F_{i} (t) = f_{0} {(\frac{f_{i} (t_{g})}{f_{0}})}^{\frac{t}{t_{g}}}$ Где f i ₍t g) _> f 0 > 0	Н/Д	$f_{i (a c t u a l)} (t) = f_{i} (t)$
`Swept cosine`	$y (t) = \cos (2 π f_{i} (t) t + ϕ_{0})$	То же, что и `Linear`	То же, что и `Linear`	$f_{i (a c t u a l)} (t) = f_{i} (t) + β t$

Выход Расчета метод для линейных, квадратичных и логарифмических частотных разверток

Производная от фазы щебета-функции даёт мгновенную частоту щебета-функции. Блок Chirp использует этот принцип, чтобы вычислить выход щебета, когда параметр Frequency Sweep установлен в Linear, Quadratic, или Logarithmic.

$y_{c h i r p} (t) = \cos (ψ (t) + ϕ_{0})$	Линейный, квадратичный или логарифмический сигнал щебета с фазой $ψ (t)$
$f_{i} (t) = \frac{1}{2 π} \cdot \frac{d ψ (t)}{d t}$	Производная фазы является мгновенной частотой

Например, если вам нужен щебет с линейным мгновенным свипом частоты, установите параметр Frequency Sweep на Linear, и настройте значения линейного сдвига путем установки других параметров соответствующим образом. Блок выводит щебет, производная по фазе которого является заданным линейным свипом. Это гарантирует, что мгновенная частота выхода является желаемым линейным свипом. Для уравнений, описывающих линейный, квадратичный и логарифмический сдвиги, смотрите Уравнения для Выходных Расчетов.

Расчет выходов для развертки частоты косинуса

Чтобы сгенерировать сигнал swept cosine chirp, блок устанавливает выход swept cosine chirp следующим образом.

$y_{c h i r p} (t) = \cos (ψ (t) + ϕ_{0}) = \cos (2 π f_{i} (t) t + ϕ_{0})$

Swept cosine chirp output (Уравнение мгновенной частоты, не удерживает.)

Мгновенное уравнение частоты, показанное в Output Computation Method for Linear, Quadratic и Logarithmic Frequency Sweeps, не удерживает для стреловидного косинусоидного щебета, поэтому определяемый пользователем частотный свип, _fi (t), не является фактическим выходом свипом частоты, _fi(actual) (t), стреловидого косинного щебина. Таким образом, свитые выходы косинуса могут не вести себя, как вы ожидаете. Чтобы узнать больше о поведении стреловидного косинуса, смотрите Frequency sweep, описанный для параметра Frequency sweep, и Equations for Output Computation.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Представлено до R2006a

Документация

Chirp

Описание

Порты

Выход

Port_1 - Сигнал косинуса (щебета) стреловидной частоты скалярный вектор |

Параметры

Frequency sweep - Тип свипа частоты Linear (по умолчанию) | Swept cosine | Logarithmic | Quadratic

Ограничения

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

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

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

Target time (s) - Целевое время свипа 1 (по умолчанию) | скаляром

Sweep time (s) - Время свипа 1 (по умолчанию) | скаляром

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

Sample time - Выходной период дискретизации 1/8000 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Samples per frame - Выборки по системам координат 1 (по умолчанию) | положительное целое число

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

Примеры моделей

Оценка спектра потоковой степени с использованием метода Уэлча

Двунаправленный линейный сдвиг

Однонаправленный линейный сдвиг

Когда время свипа больше целевого времени

Свип с отрицательными частотами

Псевдонимы сдвига

Характеристики блоков

Подробнее о

Формирование сдвига частоты

Установка значений мгновенного свипа частоты

Алгоритмы

Уравнения для выхода расчетов

Выход Расчета метод для линейных, квадратичных и логарифмических частотных разверток

Расчет выходов для развертки частоты косинуса

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Блоки

Функции

Объекты

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Port_1` - Сигнал косинуса (щебета) стреловидной частоты
скалярный вектор |

`Frequency sweep` - Тип свипа частоты
`Linear` (по умолчанию) | `Swept cosine` | `Logarithmic` | `Quadratic`

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

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

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

`Target time (s)` - Целевое время свипа
`1` (по умолчанию) | скаляром

`Sweep time (s)` - Время свипа
`1` (по умолчанию) | скаляром

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

`Sample time` - Выходной период дискретизации
`1/8000` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Samples per frame` - Выборки по системам координат
`1` (по умолчанию) | положительное целое число

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

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®