Sine Wave

Генерируйте непрерывную или дискретную синусоиду

Библиотека:
Системный тулбокс/источники DSP
Поддержка/источники DSP System Toolbox HDL

Описание

Блок Sine Wave генерирует многоканальный действительный или комплексный синусоидальный сигнал с независимой амплитудой, частотой и фазой в каждом выходном канале. Блок поддержки с плавающей точкой и со знаком типов данных с фиксированной точкой.

Блок генерирует действительный синусоидальный сигнал, когда вы устанавливаете параметр Output complexity равным Real. Действительный синусоидальный выход определяется выражением типа

$y = A \sin (2 π f t + ϕ)$

где вы задаете A в параметре Amplitude, f в hertz в параметре Frequency и в радианах в параметре Phase offset.

Блок генерирует сигнал комплексной экпоненты, когда вы устанавливаете параметр Output complexity равным Complex. Этот комплексный экспоненциальный сигнал определяется выражением типа

$y = A e^{j (2 π f t + ϕ)} = A {\cos (2 π f t + ϕ) + j \sin (2 π f t + ϕ)}$

Генерация многоканальных выходов

Как для действительных, так и для сложных синусоидов Amplitude, Frequency и Phase offset значений параметра (A, f и Когда вы задаете по крайней мере один из этих параметров как вектор length-N, скалярные значения, заданные для других параметров, применяются к каждому каналу.

Для примера, чтобы сгенерировать трехканальный выход, содержащий следующие действительные синусоиды, установите параметры блоков как показано:

$y = {\begin{matrix} \sin (2000 π t) & (канал 1) \\ 2 \sin (1000 π t) & (канал 2) \\ 3 \sin (500 π t + \frac{π}{2}) & (3 канал ) \end{matrix}$

Output complexity = Real
Amplitude = [1 2 3]
Frequency = [1000 500 250]
Phase offset = [0 0 pi/2]

Порты

Выход

расширить все

`Port_1` - Синусоидальный сигнал
скаляр | вектор | матрица

Вывод синусоидального сигнала в виде скаляра или вектора. Для получения дополнительной информации о сложности выхода см. Описание. Для получения информации о многоканальной поддержке см. «Генерация многоканальных выходов».

Совет

Чтобы вывести типы данных с фиксированной точкой, необходимо задать Sample mode равным Discrete и Computation method к Table lookup.

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

Параметры

расширить все

Главный

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

Вектор length-N, содержащий амплитуды синусоид в каждом из N выходных каналов, или скаляр, применяемый ко всем N каналам. Длина вектора должна совпадать с длиной вектора, заданной для параметров Frequency и Phase offset.

Совет

Этот параметр настраивается (Simulink) только, когда Computation method Trigonometric fcn или Differential.

Настраиваемый: Да

`Frequency (Hz)` - Частота каждой синусоиды
`100` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Вектор length-N, содержащий частоты в hertz синусоид в каждом из N выходных каналов или скаляр, применяемый ко всем N каналам. Длина вектора должна совпадать с длиной вектора, заданной для параметров Amplitude и Phase offset. Можно задать положительную, нулевую или отрицательную частоты.

Совет

Этот параметр настраивается (Simulink), когда вы задаете либо:

Sample mode с Continuous.
Sample mode с Discrete и Computation method к Trigonometric fcn.

Настраиваемый: Да

`Phase offset (rad)` - Смещение фазы
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

Вектор length-N, содержащий смещения фазы, в радианах, синусоид в каждом из N выходных каналов или скаляр, который будет применен ко всем N каналам. Длина вектора должна совпадать с длиной вектора, заданной для параметров Amplitude и Frequency.

Совет

Этот параметр настраивается (Simulink), когда вы задаете либо:

Sample mode с Continuous.
Sample mode с Discrete и Computation method к Trigonometric fcn.

Настраиваемый: Да

`Sample mode` - Непрерывный или дискретный режим дискретной выборки
`Discrete` (по умолчанию) | `Continuous`

Задайте режим дискретизации следующим Continuous или Discrete:

Continuous
В непрерывном режиме синусоида в i-м канале, _yi, вычисляется как непрерывная функция,
$\begin{array}{l} y_{i} = A_{i} \sin (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) & (реальный) \\ \begin{array}{l} или \end{array} \\ y_{i} = A_{i} e^{j (2 π f_{i} t + ϕ_{i})} & (комплексный) \end{array}$
и выход блока непрерывен. В этом режиме блок работает так же, как и Simulink^® Блок Sine wave с Sample time установленным на 0. Этот режим предлагает высокую точность, но требует тригонометрических вычислений функции на каждом шаге симуляции, что является вычислительно дорогим. Кроме того, поскольку этот метод отслеживает абсолютное время симуляции, разрыв в конечном счете произойдет, когда значение времени достигнет своего максимального предела.
Обратите внимание, что многие блоки DSP System Toolbox™ не принимают входы в непрерывном времени.
Discrete
В дискретном режиме блок может сгенерировать вывод в дискретном времени путем непосредственной оценки тригонометрической функции, поиском по таблице или дифференциальным методом. Для получения дополнительной информации об этих методах расчета см. «Алгоритмы».

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

Тип волны для генерации: Real задает действительную синусоиду, Complex задает комплексную экпоненту.

`Computation method` - Метод вычисления синусоидов в дискретном времени
`Trigonometric fcn` (по умолчанию) | `Table lookup` | `Differential`

Метод, которым генерируются синусоиды дискретного времени: Trigonometric fcn, Table lookup, или Differential. Для получения дополнительной информации о каждой из доступных опций смотрите Алгоритмы.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда вы устанавливаете Sample mode на Discrete.

Примечание

Чтобы сгенерировать синусоиды с фиксированной точкой, необходимо задать для Computation method значение Table lookup.

`Optimize table for` - Оптимизируйте для скорости или памяти
`Speed` (по умолчанию) | `Memory`

Оптимизирует таблицу значений синуса для Speed или Memory. При оптимизации на скорость таблица содержит k элементов, а при оптимизации на память таблица содержит k/4 элементов, где k - количество входа образцов за один полный период синусоиды.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы устанавливаете параметр Computation method равным Table lookup.

`Sample time` - Период дискретизации
`1/1000` (по умолчанию) | скаляром

Период, с которым дискретизируется синусоида, _Ts, как конечный скаляр, больше нуля. Выходсистемы координат блока является MT, где вы задаете M в параметре Samples per frame.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sample mode равным Discrete.

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

Количество последовательных выборок из каждой синусоиды в буфер в выход системы координат, M, заданное как положительное скалярное целое число. Этот параметр не настраивается.

Блочный выход является матрицей M -by N с системой координат периода _M T s, где вы задаете T s в параметре Sample time.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Sample mode равным Discrete.

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

Этот параметр определяет поведение блока Sine Wave, когда включенная подсистема снова включена. Блок может либо сбросить себя в свое начальное состояние (Restart at time zero), или возобновите генерацию синусоиды на основе текущего времени симуляции (Catch up to simulation time).

Зависимости

Этот параметр применяется только, когда блок Sine Wave расположен внутри включенной подсистемы, а параметр States when enabling блока Enable (Simulink) установлен в 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 определения свойств типа данных Output data type. Вы можете выбрать:

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

Примеры моделей

Сгенерируйте основанные на кадрах Синусоиды

Этот пример модели сравнивает различные методы генерации основанных на кадрах синусоид из блока Sine Wave в DSP System Toolbox.

Сгенерируйте выборочные Синусоиды

Этот пример модели сравнивает различные методы генерации основанных на выборке синусоид из блока Sine Wave в DSP System Toolbox.

Характеристики блоков

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

Алгоритмы

расширить все

Когда вы выбираете 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-м канале, yi, путем дискретизации непрерывной функции

$\begin{array}{l} y_{i} = A_{i} \sin (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) & (реальный) \\ \begin{array}{l} или \end{array} \\ y_{i} = A_{i} e^{j (2 π f_{i} t + ϕ_{i})} & (комплексный) \end{array}$

с периодом _Ts, где вы задаете _Ts в параметре Sample time. Этот режим работы имеет те же преимущества и обязательства, что и Continuous режим дискретизации.

В каждом шаге расчета блок оценивает функцию синуса в соответствующее значение времени в течение первого цикла синусоиды. Ограничивая тригонометрические оценки первым циклом каждой синусоиды, блок избегает неточности вычисления синуса очень больших чисел и устраняет возможность разрыва во время расширенных операций (когда абсолютная переменная времени может переполниться). Поэтому этот способ избегает требований к памяти метода поиска таблицы за счет многих других операций с плавающей точкой.

Поиск по таблице

Метод поиска таблицы предварительно компилирует уникальные выборки каждой выходной синусоиды в начале симуляции и при необходимости вспоминает выборки из памяти. Поскольку таблица с конечной длиной может быть построена только, когда все выходные последовательности повторяются, метод требует, чтобы период каждой синусоиды в выходе был равномерно делен на период дискретизации. То есть 1/( _fiTs) = _ki должно быть целым значением для каждого канала i = 1, 2,..., N.

Когда параметр Optimize table for установлен в Speedтаблица, построенная для каждого канала, содержит элементы _ki. Когда параметр Optimize table for установлен в Memoryтаблица, построенная для каждого канала, содержит элементы _ki/4.

Для длинных выходных последовательностей метод поиска таблицы требует гораздо меньше операций с плавающей точкой, чем любой из других методов, но может потребовать значительно больше памяти, особенно для высоких частот дискретизации (длинные таблицы). Этот метод рекомендуется для моделей, которые предназначены для эмуляции или генерации кода для оборудования DSP, и поэтому должны быть оптимизированы для скорости выполнения.

Примечание

Интерполяционная таблица для этого блока построена из значений с плавающей точностью с двойной точностью. Таким образом, когда вы используете Table lookup режим расчета, максимальная точность, которую вы можете достичь в своем выходе, составляет 53 бита. Установка размера слова Output или User-defined типа данных более 53 бит не улучшает точность выхода.

Совет

Чтобы сгенерировать синусоиды с фиксированной точкой, необходимо выбрать Table Lookup.

Дифференциал

Дифференциальный метод использует инкрементный алгоритм. Этот алгоритм вычисляет выходные выборки на основе выходных значений, вычисленных в предыдущем шаге расчета (и предварительно вычисленных терминах обновления), с помощью следующих тождеств.

$\begin{array}{l} \sin (t + T_{s}) = \sin (t) \cos (T_{s}) + \cos (t) \sin (T_{s}) \\ \cos (t + T_{s}) = \cos (t) \cos (T_{s}) - \sin (t) \sin (T_{s}) \end{array}$

Уравнения обновления для синусоиды в i-м канале, _yi, могут поэтому быть записаны в матричном виде как

$[\begin{matrix} \sin {2 π f_{i} (t + T_{s}) + ϕ_{i}} \\ \cos {2 π f_{i} (t + T_{s}) + ϕ_{i}} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \cos (2 π f_{i} T_{s}) & \sin (2 π f_{i} T_{s}) \\ - \sin (2 π f_{i} T_{s}) & \cos (2 π f_{i} T_{s}) \end{matrix}] [\begin{matrix} \sin (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) \\ \cos (2 π f_{i} t + ϕ_{i}) \end{matrix}]$

где вы задаете _Ts в параметре Sample time. Поскольку _Ts является постоянным, правая матрица является константой и может быть вычислена один раз в начале симуляции. Значение _Aisin [_2πfi (t+Ts) ₊ ϕi] тогда вычислено из значений sin (_2πfit +ϕi) и потому что ₍2πfit +ϕi) простым матричным умножением каждый раз ступают.

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

Расширенные возможности

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

Блок Sine Wave ссылается на абсолютное время симуляции при конфигурировании в режиме непрерывной выборки.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

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

Архитектура HDL

Этот блок имеет одну архитектуру HDL по умолчанию.

Ограничения

Для генерации HDL-кода необходимо выбрать следующие настройки Sine Wave блоков:

Computation method: Table lookup
Sample mode: Discrete

Выход:

Порт выхода не может иметь типы данных single или double.

Комплексные данные

Этот блок поддерживает генерацию кода для сложных сигналов.

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

Если вход является фиксированной точкой, он должен быть подписанным целым числом или подписанной фиксированной точкой с степенью двойки и нулевым смещением.

См. также

Представлено до R2006a

Документация

Sine Wave

Описание

Генерация многоканальных выходов

Порты

Выход

Port_1 - Синусоидальный сигнал скаляр | вектор | матрица

Параметры

Главный

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

Frequency (Hz) - Частота каждой синусоиды 100 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Phase offset (rad) - Смещение фазы 0 (по умолчанию) | скалярный вектор |

Sample mode - Непрерывный или дискретный режим дискретной выборки Discrete (по умолчанию) | Continuous

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

Computation method - Метод вычисления синусоидов в дискретном времени Trigonometric fcn (по умолчанию) | Table lookup | Differential

Зависимости

Optimize table for - Оптимизируйте для скорости или памяти Speed (по умолчанию) | Memory

Зависимости

Sample time - Период дискретизации 1/1000 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

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

Зависимости

Resetting states when re-enabled - Поведение состояний 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 моделей

Сгенерируйте основанные на кадрах Синусоиды

Сгенерируйте выборочные Синусоиды

Характеристики блоков

Алгоритмы

Тригонометрический Fcn

Поиск по таблице

Дифференциал

Расширенные возможности

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

Генерация HDL-кода Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Блоки

Функции

Объекты

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Port_1` - Синусоидальный сигнал
скаляр | вектор | матрица

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

`Frequency (Hz)` - Частота каждой синусоиды
`100` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Phase offset (rad)` - Смещение фазы
`0` (по умолчанию) | скалярный вектор |

`Sample mode` - Непрерывный или дискретный режим дискретной выборки
`Discrete` (по умолчанию) | `Continuous`

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

`Computation method` - Метод вычисления синусоидов в дискретном времени
`Trigonometric fcn` (по умолчанию) | `Table lookup` | `Differential`

`Optimize table for` - Оптимизируйте для скорости или памяти
`Speed` (по умолчанию) | `Memory`

`Sample time` - Период дискретизации
`1/1000` (по умолчанию) | скаляром

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

`Resetting states when re-enabled` - Поведение состояний 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`

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

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и VHDL код для FPGA и ASIC проектов с использованием HDL- Coder™.

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.