powermeter

Измерьте степень сигнала напряжения

Описание

The powermeter Система object™ вычисляет измерения мощности сигнала напряжения. Измерения мощности включают среднюю степень, пиковую степень и отношение пиковой степени к средней. Объект использует метод скользящего окна, чтобы вычислить эти измерения. Для получения дополнительной информации см. «Алгоритмы».

Для измерения степени сигнала напряжения:

Создайте powermeter Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».

Создание

Синтаксис

meter = powermeter(len)

meter = powermeter(Name,Value)

Описание

meter = powermeter(len) возвращает объект счетчика степени с WindowLength значение свойства установлено в len.

пример

meter = powermeter(Name,Value) возвращает объект счетчика степени с каждым заданным набором свойств заданное значение. Заключайте каждое имя свойства в кавычки. Можно использовать этот синтаксис с предыдущим входным параметром.

Свойства

расширить все

Если не указано иное, свойства являются нетронутыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируются, когда вы вызываете их, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, можно изменить его значение в любой момент.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Использование Системных объектов.

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

Требуемое измерение мощности, заданное как одно из следующего:

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

Для получения дополнительной информации о том, как объект вычисляет эти измерения, см. Алгоритмы.

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

Длина окна, на которой вычисляется измерение, задается как положительное целое число.

`ReferenceLoad` - Эталонная нагрузка в омах
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в омах

Эталонная нагрузка, которую измеритель степени использует для вычисления значений степени, заданных как действительный, положительный скаляр в омах.

Настраиваемый: Да

`PowerUnits` - единицы измерения степеней
`'dBm'` (по умолчанию) | `'dBW'` | `'Watts'`

Модули измерения значений степени, заданные как одно из следующего:

'dBm'
'dBW'
'Watts'

Использование

Синтаксис

avgpwr = meter(x)

peakpwr = meter(x)

papr = meter(x)

[avgpwr,peakpwr,papr] = meter(x)

Описание

пример

avgpwr = meter(x) вычисляет среднюю степень входного сигнала x когда Measurement для свойства задано значение 'Average power'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет среднюю степень каждого канала входного сигнала независимо.

peakpwr = meter(x) вычисляет пиковую степень входного сигнала x когда Measurement для свойства задано значение 'Peak power'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет пиковую степень каждого канала входного сигнала независимо.

papr = meter(x) вычисляет отношение пиковой и средней степени входного сигнала x когда Measurement для свойства задано значение 'Peak-to-average power ratio'. Каждый столбец x является независимым каналом. Объект вычисляет отношение пиковой и средней степени каждого канала входного сигнала независимо.

пример

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

Входные параметры

расширить все

`x` - Входной сигнал напряжения
вектор | матрица

Входной сигнал напряжения, заданный в виде вектора или матрицы и измеренный в вольтах. Если x является матрицей, каждый столбец рассматривается как независимый канал. Измерение мощности вычисляется вдоль каждого канала с помощью метода раздвижного окна.

Объект также принимает входы переменного размера. То есть, когда объект заблокирован, можно изменить размер каждого входного канала, но вы не можете изменить количество каналов.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

расширить все

`avgpwr` - Средняя степень
вектор | матрица

Средняя степень сигнала напряжения, возвращенная в виде вектора или матрицы и измеренная в модулях, определяемых PowerUnits свойство. Для получения дополнительной информации о том, как объект вычисляет среднюю степень, смотрите Среднюю степень.

Типы данных: single | double

`peakpwr` - Пиковая степень
вектор | матрица

Пиковая степень сигнала напряжения, возвращенная в виде вектора или матрицы и измеренная в модулях, определяемых PowerUnits свойство. Для получения дополнительной информации о том, как объект вычисляет пиковую степень, смотрите Peak Power.

Типы данных: single | double

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

Отношение пиковой или средней степени сигнала напряжения, возвращаемое в виде вектора или матрицы. Для получения дополнительной информации о том, как объект вычисляет отношение пиковой степени к средней, смотрите Отношение пиковой степени к средней.

Типы данных: single | double

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

расширить все

Общий для всех системных объектов

`step`	Запуск алгоритма системного объекта
`release`	Отпустите ресурсы и допустите изменения в значениях свойств системного объекта и входных характеристиках
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

Вычислительные измерения мощности сигнала напряжения

Открыть Live Script

Вычислите измерения мощности зашумленного синусоидального сигнала с помощью счетчика степени. Эти измерения включают среднюю степень, пиковую степень и отношение пиковой степени к средней.

Предположим, что максимальное напряжение сигнала составляет 100 В. Мгновенные значения синусоидальной формы волны заданы уравнением $Vi = Vmax \times \sin (2 π ft)$ , где $V i$ - текущее значение, $V m a x$ является максимальным напряжением сигнала, и $f$ - частота сигнала в Гц.

Инициализация

Входной сигнал является суммой двух синусоид с частотами, установленными на 1 кГц и 10 кГц соответственно. Длина системы координат и частота дискретизации сгенерированного сигнала составляют 512 выборки и 44,1 кГц, соответственно.

Чтобы измерить степень в этом сигнале, создайте powermeter объект. Задайте 'Measurement' на 'All'. Эта настройка позволяет объекту измерить среднюю степень, пиковую степень и отношение пиковой степени к средней. Установите длину скользящего окна равным 16 выборкам, а ссылку равной 50 Ohms. Используйте этот объект для измерения степени в dBm модулей. Визуализируйте измерения 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;

Вычислите измерения мощности

Добавьте средний белый Гауссов шум со стандартным отклонением 0,001 к сумме синусоид. Варьируйте амплитуду синусоид. Измерьте среднюю степень, пиковую степень и отношение пиковой степени к средней для этого шумного синусоидального сигнала, который имеет изменяющуюся амплитуду. Для получения дополнительной информации о том, как объект измеряет эти значения степени, см. Алгоритмы. Сравните измеренные значения с ожидаемым значением средней степени.

Ожидаемое значение средней степени $P$ шумного синусоидального сигнала задается следующим уравнением.

$P = \frac{A_{1}^{2}}{2 R} + \frac{A_{2}^{2}}{2 R} + var (noise),$

где,

$A_{1}$ - амплитуда первого синусоидального сигнала.
$A_{2}$ - амплитуда второго синусоидального сигнала.
$R$ - ссылка нагрузка в Омсе.

В dBmожидаемая степень вычисляется с помощью следующего уравнения:

${expPwr}_{dBm} = 10 \log_{10} (P) + 30 .$

Сравните ожидаемое значение со значением, вычисленным объектом. Все значения указаны в dBm. Эти значения 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

расширить все

Метод раздвижного окна

В способе скользящего окна измерение мощности вычисляется на конечной длительности сигнала. Длина окна определяет длину данных, по которым алгоритм вычисляет значение степени. Окно перемещается, когда поступают новые данные. Выходом для каждой входной выборки является измерение, выполненное по текущей выборке и предыдущим выборкам Len - 1. Len - длина раздвижного окна в выборках. Чтобы вычислить первые выходы Len - 1, когда в окне еще не хватает данных, алгоритм заполняет окно нулями. В качестве примера, чтобы вычислить среднюю степень, когда приходит вторая входная выборка, алгоритм заполняет окно нулями Len - 2. Входной сигнал x Это две выборки данных, за которыми следуют нули Len-2.

Более подробный пример см. в разделе «Метод раздвижного окна».

Если окно большое, вычисленная степень ближе к стационарной степени данных. Для данных, которые не изменяются быстро, используйте длинное окно, чтобы получить более плавное измерение. Для данных, которые изменяются быстро, используйте меньшее окно.

Средняя степень

Средняя степень сигнала напряжения вычисляется с помощью метода раздвижного окна и определяется следующими уравнениями:

$A v g P o w e r_{d B m} = 10 \log_{10} (movAvg ({| x |}^{2}) / R) + 30$

$A v g P o w e r_{d B W} = 10 \log_{10} (movAvg ({| x |}^{2}) / R)$

$A v g P o w e r_{W a t t s} = movAvg ({| x |}^{2}) / R$

где,

x - входной сигнал напряжения.
R - ссылка нагрузка (в омах), которая используется для вычисления значения степени.
movAvg вычисляет скользящее среднее значение с помощью метода скользящего окна. The powermeter объект в MATLAB^® использует dsp.MovingAverage объект и блок Power Meter в Simulink^® использует блок Moving Average.

Пиковая степень

Пиковая степень сигнала напряжения вычисляется с помощью метода раздвижного окна и определяется следующими уравнениями:

$P e a k P o w e r_{d B m} = 10 \log_{10} (movMax ({| x |}^{2}) / R) + 30$

$P e a k P o w e r_{d B W} = 10 \log_{10} (movMax ({| x |}^{2}) / R)$

$P e a k P o w e r_{W a t t s} = movMax ({| x |}^{2}) / R$

где,

x - входной сигнал напряжения.
R - ссылка нагрузка (в омах), которая используется для вычисления значения степени.
movMax вычисляет максимальное перемещение с помощью метода раздвижного окна. The powermeter объект в MATLAB использует dsp.MovingMaximum объект и блок Power Meter в Simulink использует блок Moving Maximum.

Степень к средней

Отношение пиковой степени к средней мощности сигнала напряжения вычисляется с помощью метода скользящего окна и определяется следующими уравнениями:

$p k A v g P w r_{d B m} = 10 \log_{10} (movMax ({| x |}^{2}) / movAvg ({| x |}^{2}))$

$p k A v g P w r_{d B W} = 10 \log_{10} (movMax ({| x |}^{2}) / movAvg ({| x |}^{2}))$

$p k A v g P w r_{W a t t s} = movMax ({| x |}^{2}) / movAvg ({| x |}^{2})$

где,

x - входной сигнал напряжения.
movAvg вычисляет скользящее среднее значение с помощью метода скользящего окна. The powermeter объект в MATLAB использует dsp.MovingAverage объект и блок Power Meter в Simulink использует блок Moving Average.
movMax вычисляет максимальное перемещение с помощью метода раздвижного окна. The powermeter объект в MATLAB использует dsp.MovingMaximum объект и блок Power Meter в Simulink использует блок Moving Maximum.

Расширенные возможности

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

Указания и ограничения по применению:

Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

См. также

Введенный в R2021a

Документация

powermeter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

`Measurement` - Измерение желаемой 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 омах
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в омах

`PowerUnits` - единицы измерения степеней
`'dBm'` (по умолчанию) | `'dBW'` | `'Watts'`

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

`x` - Входной сигнал напряжения
вектор | матрица

Выходные аргументы

`avgpwr` - Средняя степень
вектор | матрица

`peakpwr` - Пиковая степень
вектор | матрица

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

Функции объекта

Общий для всех системных объектов

Примеры

Вычислительные измерения мощности сигнала напряжения

Алгоритмы

Метод раздвижного окна

Средняя степень

Пиковая степень

Степень к средней

Расширенные возможности

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

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Документация

powermeter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Measurement - Измерение желаемой 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 омах 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в омах

PowerUnits - единицы измерения степеней 'dBm' (по умолчанию) | 'dBW' | 'Watts'

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

x - Входной сигнал напряжения вектор | матрица

Выходные аргументы

avgpwr - Средняя степень вектор | матрица

peakpwr - Пиковая степень вектор | матрица

papr - Отношение пиковой степени к средней вектор | матрица

Функции объекта

Общий для всех системных объектов

Примеры

Вычислительные измерения мощности сигнала напряжения

Алгоритмы

Метод раздвижного окна

Средняя степень

Пиковая степень

Степень к средней

Расширенные возможности

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

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Measurement` - Измерение желаемой 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 омах
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина в омах

`PowerUnits` - единицы измерения степеней
`'dBm'` (по умолчанию) | `'dBW'` | `'Watts'`

`x` - Входной сигнал напряжения
вектор | матрица

`avgpwr` - Средняя степень
вектор | матрица

`peakpwr` - Пиковая степень
вектор | матрица

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

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