Лабораторная работа №1. Формирование комплексного сигнала

Цель работы: сформировать комплексный сигнал в среде имитационного моделирования Simulink MATLAB (ознакомительная работа).

Лабораторное исследование

Для создания новой модели нажмите File, New, Model(Ctrl+N). Необхо­димые элементы модели перетаскиваются из библиотеки в проект. Настройки мо Simulink делирования задаются через Simulation, ConfigurationParameters(Ctrl+E).

В процессе выполнения заданий необходимо использовать блоки из общего пакета (Simulink), CommunicationsSystemToolboxи DSPSystemTool­box. Для поиска блоков необходимо использовать встроенный поиск (Entersearchterm). Основы работы в MATLABSimulink приведены в соседнем файле.

Создайте новый проект и поместите на лист следующие блоки: Gaus­sianNoiseGenerator, DigitalFilterDesign, SpectrumScope(рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Пример моделирования цифрового фильтра

Установите частоту дискретизации генератора шума 100 кГц - в настройках Sampletimeзначение1/100000 (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Настройки генератора шума

Установите настройки блока цифровой фильтрации сигнала в соответ­ствии с рисунком 1.3.

Рисунок 1.3 – Настройки блока цифровой фильтрации сигнала

Для примера выбран режекторный (Bandstop) фильтр с конечной им­пульсной характеристикой (FIR) 80-го порядка (Specifyorder), нормализован­ными частотами 0,3; 0,4; 0,6; 0,7. По нажатию кнопки DesignFilterпроизво­дится расчет фильтра (рис. 1.30).

На рисунке 1.4 показаны настройки блока анализатора спектра.

Рисунок 1.4 – Настройки блока анализатора спектра

В настройках анализатора спектра необходимо включить буферизацию входного сигнала (Bufferinput) и установить размер буфера (Buffersize).

Запустите моделирование (Simulation, Start), автоматически откроется окно анализатора спектра. Нажмите правой кнопкой мыши в окне анализато­ра спектра, выберите пункт Autoscale. На экране должен отобразиться от­фильтрованный спектр сигнала генератора белого шума (рис. 1.5). Как видно на рисунке, спектр повторяет амплитудно-частотную характеристику фильт­ра.

Рисунок 1.5 – Отфильтрованный спектр генератора белого шума

Дополните модель согласно рисунку 1.6.

Рисунок 1.6 – Формирование комплексного сигнала и смещение спектра

Для визуального выделения блоков присутствует возможность измене­ния их цвета, для этого нужно нажать правой кнопкой мыши по блоку и вы­брать цвет (BackgroundColor).

Процесс формирования комплексного сигнала заключается в генериро­вании гармонических колебаний одной частоты со сдвигом фазы на 90º. Для этого используются блоки SineWave, настроенные соответствующим образом (рис. 1.7).

Рисунок 1.7 – Настройки формирователей сигналов комплексного генератора

При помощи блока Real-ImagtoComplexиз двух составляющих форми­руется комплексный сигнал. Блок Productвыполняет перемножение сигналов, что в данном случае приводит к квадратурному переносу спектра. На рисунке 1.8 показаны осциллограммы сигналов модели, на рисунке 1.9 изображен смещенный спектр сигнала.

Рисунок 1.8 – Осциллограммы сигналов модели

Рисунок 1.9 – Смещенный спектр сигнала

Вопросы для защиты лабораторного исследования

Все ответы на вопросы должны быть подтверждены либо отчетом, либо (при необходимости) демонстрацией работы исследуемой схемы.

1. Каково назначение блока Gaus­sian Noise Generator, его основные параметры?

2. На что влияет параметр «частота дискретизации» используемого генератора шума?

3. Каково назначение блока Digital Filter Design, его основные параметры.

4. Каково назначение блока Spectrum Scope, его основные параметры.

5. Какими параметрами определяется выбранный режекторный фильтр? Их смысл.

6. Как выбрать оптимальный масштаб графика в анализаторе спектра?

7. Как (посредством какого блока и из каких источников) формируется комплексный сигнал в исследуемой схеме?

8. Каково назначение блока Complex to Real-Imag в исследуемой схеме?

9. Вследствие каких действий с исходным сигналом произошел сдвиг спектра сигнала?

10. Какие сигналы отражены на осциллограмме сигналов модели? Чем полезна осциллограмма?

11. …