Скорости дискретизации и системы координат являются важными проблемами в большинстве моделей обработки сигналов. Это особенно верно для систем, которые включают преобразования скорости. К счастью, в большинстве случаев, когда вы создаете Simulink® модель, вам нужно только задать частоты дискретизации для исходных блоков. Simulink автоматически вычисляет соответствующие частоты дискретизации для блоков, которые соединяются с исходными блоками. Тем не менее, важно ознакомиться с концепциями частоты дискретизации и системы координат, поскольку они применяются к моделям Simulink.
Период входного кадра (Tfi) сигнала системы координат является временным интервалом между последовательными векторами или матрицей входами в блок. Точно так же выход период системы координат (Tfo) является временным интервалом, в течение которого блок обновляет вектор системы координат или значение матрицы в порте выхода.
Напротив, период дискретизации, Ts, является временным интервалом между отдельными выборками в системе координат, это значение короче, чем период системы координат, когда формат кадра больше 1. Период дискретизации сигнала системы координат является частным от периода системы координат и формата кадра, M:
Более конкретно, периоды дискретизации входов (Tsi) и выходов (Tso) связаны с их соответствующими периодами системы координат
где Mi и Mo являются входом и выходом форматов кадра, соответственно.
Рисунок ниже показывает одноканальную систему координат сигнал с форматом кадра (Mi) 4 и система координат периодом (Tfi) 1. Поэтому период дискретизации, Tsi, составляет 1/4 или 0,25 секунды.
Скорость системы координат сигнала является взаимной для периода системы координат. Для образца ставка входного кадра была бы . Точно так же выходная частота систем координат была бы .
Скорость дискретизации сигнала является обратным периоду дискретизации. Для образца, частота дискретизации была бы .
В большинстве случаев Tsi периода дискретизации последовательности является наиболее важным, в то время как частота систем координат является просто следствием формата кадра, который вы выбираете для сигнала. Для последовательности с заданным периодом дискретизации больший формат кадра соответствует более низкой скорости системы координат и наоборот.
Блок решает, обрабатывать ли сигнал по одной выборке за раз или по одной системе координат за раз в зависимости от настроек в диалоговом окне блока. Для примера Biquad блок фильтра с Input processing набора параметров для Columns as channels (frame based) обрабатывает 3-by- 2 входной сигнал как сигнал с двумя кадрами с тремя выборками в каждой системе координат. Если Input processing параметр установлен в Elements as channels (sample based), а 3-by- 2 входной сигнал обрабатывается как шестиканальный сигнал с одной выборкой в каждом канале.
Можно использовать блок Probe (Simulink), чтобы отобразить период дискретизации или систему координат период сигнала. Блок Probe отображает метку Ts, период дискретизации или период системы координат последовательности, за которым следует двухэлементный вектор. Левый элемент является периодом измеряемого сигнала. Правый элемент является смещением шага расчета сигнала, который обычно равен 0.
Примечание
Simulink предлагает возможность сдвига шага расчета сигнала на произвольное значение, что эквивалентно перемене фазы сигнала на дробный период дискретизации. Однако смещения шаг расчета редко используются в системах обработки сигналов, и блоки DSP System Toolbox™ не поддерживают их.
Отображение периода дискретизации сигнала с помощью блока Probe
В MATLAB® в командной строке введите ex_probe_tut1.
Откроется модель Probe Example 1. Дважды кликните Signal From Workspace блок. Обратите внимание, что параметр Samples per frame установлен на 1.
Запустите модель.
Рисунок ниже иллюстрирует, как блоки Probe отображают период дискретизации сигнала до и после каждой операции upsample.
Как отображается блоками Probe, выход из блока Signal From Workspace является сигналом с периодом дискретизации 1 секунду. Выход из первого блока Upsample имеет период дискретизации 0,5 секунды, и выход из второго блока Upsample имеет период дискретизации 0,25 секунды.
Отображение периода Системы координат сигнала с использованием блока Probe
В командной строке MATLAB введите ex_probe_tut2.
Откроется модель Probe Example 2. Дважды кликните Signal From Workspace блок. Обратите внимание, что параметр Samples per frame установлен на 16. Каждая система координат в сигнале содержит 16 выборки.
Запустите модель.
Рисунок ниже иллюстрирует, как блоки Probe отображают период системы координат сигнала до и после каждой операции upsample.
Как отображается блоками Probe, выход из блока Signal From Workspace имеет период системы координат 16 секунд. Выход из первого блока Upsample имеет период системы координат 8 секунд, а выход из второго блока Upsample имеет период системы координат 4 секунды.
Обратите внимание, что преобразование частоты дискретизации осуществляется посредством изменения периода системы координат, а не формата кадра.
Просмотрите частоту дискретизации сигнала используя Шаг расчета Расцветки
В командной строке MATLAB введите ex_color_tut1.
Откроется модель Шаг расчета Color Example 1. Дважды кликните Signal From Workspace блок. Обратите внимание, что параметр Samples per frame установлен на 1.
На вкладке Debug выберите Information Overlays > Colors. Этот выбор включает шаг расчета расцветки. Теперь Simulink присваивает каждой частоте дискретизации другой цвет.
Запустите модель.
Модель теперь должна выглядеть аналогично следующему рисунку:
Каждый сигнал в этой модели имеет разную частоту дискретизации. Поэтому каждому сигналу присваивается другой цвет.
Просмотрите скорость Системы координат сигнала используя Шаг расчета Расцветки
В командной строке MATLAB введите ex_color_tut2.
Откроется модель Шаг расчета Color Example 2. Дважды кликните Signal From Workspace блок. Обратите внимание, что параметр Samples per frame установлен на 16. Каждая система координат в сигнале содержит 16 выборки.
Чтобы включить шаг расчета расцветки, на вкладке Debug, выберите Information Overlays > Colors.
Теперь Simulink присваивает каждой частоте систем координат другой цвет.
Запустите модель.
Модель теперь должна выглядеть аналогично следующему рисунку:
Потому что параметр Rate options в блоках Upsample установлен в Allow multirate processingКаждый блок Upsample изменяет скорость системы координат. Поэтому каждой системе координат в модели присваивается другой цвет.
Дважды кликните по каждому блоку Upsample и измените параметр Rate options на Enforce single-rate processing.
Запустите модель.
Каждый сигнал кодируется одним и тем же цветом. Поэтому каждый сигнал в модели теперь имеет одинаковую частоту систем координат.
Для получения дополнительной информации об шаге расчета расцветки смотрите Просмотр информации о Шаге расчета (Simulink).
