Отфильтруйте системы координат шумного синусоидального сигнала в Simulink

В этом примере показано, как к lowpass фильтруют сигнал с шумом в Simulink® и визуализируйте исходные и отфильтрованные сигналы со спектром анализатор. Для MATLAB® версия этого примера, смотрите Системы координат Фильтра Шумного Синусоидального сигнала в MATLAB.

Открытая модель

Создать новую пустую модель и открыть браузер библиотеки:

  1. На вкладке MATLAB Home нажмите Simulink и выберите шаблон модели Basic Filter.

  2. Нажмите Create Model, чтобы создать основную модель фильтра открывается настройками, подходящими для использования с DSP System Toolbox™. Чтобы получить доступ к браузеру библиотеки, во вкладке Simulation, нажимают Library Browser на панели инструментов модели.

Basic filter model template contains two Sine Wave blocks, one Gaussian Noise block, one Lowpass FIR Filter block, and one spectrum Analyzer block. The two Sine Wave blocks and the Gaussian Noise block feed into an adder. The output of the adder block is the noisy sinusoidal signal. This noisy signal is fed into the Lowpass Filter block. The output of the Lowpass Filter block is the filtered signal. The noisy signal and the filtered signal are fed into the Spectrum Analyzer which shows the spectra of both the signals.

Новая модель с помощью настроек шаблона и содержимого появляется в Редакторе Simulink. Модель находится только в памяти, пока вы не сохраняете его.

Смотрите модель

Входной сигнал

Три исходных блока включают входной сигнал. Входной сигнал состоит из суммы двух синусоид и белого Гауссова шума со средним значением 0 и отклонением 0.05. Частоты синусоид составляют 1 кГц и 15 кГц. Частота дискретизации составляет 44,1 кГц. Диалоговое окно показывает параметры блоков для синусоиды на 1 кГц.

The block dialog box of the first Sine Wave block. The settings on the block dialog are as follows. Main pane: Amplitude is set to 1, Frequency is set to 1000 Hz, Phase offset is set to 0 radians, Sample mode is set to Discrete, Output complexity is set to Real, Computation method is set to Trignometric fcn, Sample time is set to 1/44100, Samples per frame is set to 256, Resetting states when re-enabled is set to Restart at time zero.

Фильтр lowpass

Фильтр lowpass моделируется с помощью блока Lowpass Filter. Пример использует обобщенный КИХ-алгоритм создания фильтра Remez. Фильтр имеет частоту полосы пропускания 8 000 Гц, частоту полосы задерживания 10 000 Гц, неравномерность в полосе пропускания 0,1 дБ и затухание в полосе задерживания 80 дБ.

The block dialog box of the Lowpass Filter block. The settings on the block dialog are as follows. Main pane: Filter type is set to FIR, Design minimum order filter check box is selected, Passband edge frequency is set to 8000 Hz, Stopband edge frequency is set to 10000 Hz, Maximum passband ripple is set to 0.1 dB, Minimum stopband attenuation is set to 80 dB, Inherit sample rate from input check box is not selected, Input sample rate is set to 44100 Hz, Simulate using is set to Interpreted execution.

Блок Lowpass Filter использует основанную на системе координат обработку, чтобы обработать данные одна система координат за один раз. Каждая система координат данных содержит последовательные выборки от независимого канала. Основанная на системе координат обработка выгодна для многих приложений обработки сигналов, потому что можно обработать несколько выборок целиком. Путем буферизации данных в системы координат и обработки мультидемонстрационных кадров данных, можно улучшить вычислительное время алгоритмов обработки сигналов.

Сравните исходный и фильтрованный сигнал

Используйте Spectrum Analyzer, чтобы сравнить спектры мощности исходных и отфильтрованных сигналов. Модули спектра находятся в dBm.

Чтобы запустить симуляцию, в модели, нажимают Run. Чтобы остановить симуляцию, в блоке Spectrum Analyzer, нажимают Stop. В качестве альтернативы можно выполнить следующий код, чтобы запустить симуляцию для 200 систем координат данных.

set_param(model,'StopTime','256/44100 * 200')
sim(model);

Output of the Spectrum Analyzer shows two signals. Original signal in yellow is unattenuated and has peaks at 1 KHz and 15 KHz. Filtered signal in blue is attenuated after 10 KHz.

Частоты выше 10 кГц в исходном сигнале ослабляются. Получившийся сигнал обеспечивает пик на уровне 1 кГц, потому что это падает в полосе пропускания фильтра lowpass.