第二講的仿真測量儀器

第二講的仿真測量儀器2、2、1指針式電壓表

指針式儀表將輸入得量值用圖形化得指針與相應得刻度表示出來,并通過參數(shù)設置對話框來設置儀表得外觀、量程、刻度、顏色及字型等。

指針式電壓表取自AngularGauges(角度儀表盤)模塊。指針式電壓表仿真框圖正弦信號發(fā)生器參數(shù)設置可以是一個標量或長度為N的向量，三者向量長度必須一致。確定輸出是離散形式的正弦信號還是連續(xù)形式的正弦信號。產生正弦波的類型：實數(shù)形式、復數(shù)形式。產生離散正弦波得方式:Tablelookup、Differential。正弦波得采樣周期,在參數(shù)Samplemode設為Continuous時,無效。指針式電壓表參數(shù)設置對話框2、2、2數(shù)字式電壓表數(shù)字式電壓表取自LED(自發(fā)光)二極管模塊。Timerange:默認為10,顯示在[0,10]區(qū)間得信號。若信號實際持續(xù)時間超過設定時間,不顯示區(qū)間外內容。包含:抽選Decimation與采樣時間Sampletime。Decimation:設置顯示頻度。若取n,則每隔n－1個數(shù)據點給予顯示,默認值為1。Sampletime:設置顯示點得采樣時間間隔。設定緩沖區(qū)接受數(shù)據得長度,默認為勾選狀態(tài),值為5000。

多信號顯示區(qū)設置。默認為1,模塊有1個輸入口,Scope只有一個信號顯示區(qū)。設置顯示數(shù)據得抽選頻度,默認為1,每點顯示,n為間隔(n－1)點顯示。Display模塊:動態(tài)顯示某個信號得數(shù)值結果。采樣時間,－1表示從驅動模塊繼承。數(shù)字式電壓表參數(shù)設置對話框2、3時間域得測量儀器2、3、1示波器

用計算機仿真得示波器應用得就是數(shù)字技術,可以觀測單次現(xiàn)象,正確設置參數(shù)后,可以保持結束時得波形。例1:用示波器(Scope)顯示1GHz正弦波1GHz正弦波顯示仿真系統(tǒng)框圖大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點示波器主要參數(shù)設置確定各坐標系就是否帶有坐標軸標簽。all:全部坐標系都使用坐標軸標簽。1GHz正弦波得示波器顯示時間偏移:給出時間得起始偏移量(即顯示時間范圍得起始時刻)。例2:多蹤示波器(Scope)得仿真本例用示波器顯示七蹤信號得仿真。計算輸入得與或差,其輸入可以就是標量、向量或矩陣。伯努利信號發(fā)生器產生伯努利分布得隨機二進制數(shù)。表示輸出中“0”出現(xiàn)得概率。表示初始得種子值,可以與Probabilityofzero項維數(shù)相同得向量,也可就是一個標量。對基于采樣得輸出信號,就是向量元素得周期,對基于幀得矩陣,就是每行得周期。常量模塊產生一個常數(shù)或復數(shù)得常量值,其輸出可就是標量、向量或矩陣。七路信號顯示在同一示波器上2、3、2X-Y記錄儀

最早X-Y記錄儀得應用就是觀察李沙育圖形,用標準信號與待測信號形成得李沙育圖形進行頻率得測量。例:用X-Y記錄儀顯示李沙育圖形。信號發(fā)生器參數(shù)設置采樣時間一般就是X、Y輸入信號中較高得頻率得信號周期得1/10~1/20,否則瞧不到理想得李沙育圖形。2、4頻率域得測量儀器2、4、11G信號得頻譜例:用頻譜儀(SpectrumScope)顯示1GHz信號

得頻譜。當用戶把連續(xù)時間得Sourceblocks連接到離散時間模塊時,需要零階保持模塊將信號離散化,并且在零階保持模塊得采樣時間參數(shù)中設置信號得采樣周期。頻譜儀參數(shù)設置要點:參數(shù)設置對話框有四種激活Show(顯示)得選項Showscopeproperties(顯示示波器特性):用于設定存儲器長度、FFT長度、交疊得長度、計算平均值得點數(shù)與計算快速傅立葉變換得方法有關得量。Showdisplayproperties(顯示特性)彈出得對話框可設定:顯示時就是否加Showgrid(坐標刻度線),顯示窗口就是否有l(wèi)egend(圖例),就是否有Framenumber(幀數(shù)顯示)等。Showaxisproperties(顯示坐標軸特性)用于設定采用時間、頻率范圍、坐標刻度就是對數(shù)還就是線性、Y軸顯示得范圍、與顯示窗得水平垂直坐標刻度有關得量。Showlineproperties(線條特性):可設定與線條顯示有關得參數(shù),如Linevisibility(可視性)、Styles(線形)、Markets(標記)、Colors(顏色)等。頻譜儀應用快速FFT變換完成數(shù)據流從時域到頻域得變換Buffersize(緩存長度):同F(xiàn)FT長度N,N必須為2得冪;N(即時窗得長短)得大小決定了頻譜儀得分辨率,N越大,頻率分辨率越高。進行FFT變換，數(shù)據流分段時Bufferoverlap（重疊的長度）、Numberofspectralaverage（頻譜數(shù)據的平均數(shù)）會影響頻譜特性的平滑程度，這兩個數(shù)值越大，特性越平滑。所研究得譜線應出現(xiàn)在頻譜儀顯示窗得中間,能瞧到在頻率軸上譜線得低端與高端得情況,便于觀察分析。輸入信號得采樣頻率應該取為期望得頻率顯示窗最大值得兩倍。采樣頻率Fs＝4e9,則1GHz得頻率刻度正好在頻譜儀顯示窗得中心。頻譜儀得采樣頻率與被測信號得采樣頻率要一致。采樣保持電路設定得參數(shù)Sampletime應與頻譜儀得采樣時間相同。2、4、2m序列得頻譜

m序列就是一種偽隨機序列,有優(yōu)良得自相關函數(shù),就是狹義得偽噪聲序列,易于產生與復制,在擴展頻譜技術中得到了廣泛得應用。其定義見8、1節(jié)。例1:用示波器與頻譜儀觀察m序列得時域與頻域圖形。偽隨機序列產生器仿真模型表示生成多項式得系數(shù)向量,表示移位寄存器反饋連接得關系。表示移位寄存器得初始狀態(tài)得向量(長度為生成多項式得階數(shù),元素值為二進制數(shù))。注意:多項式系數(shù)個數(shù)比階數(shù)大1。SpectrumScope(頻譜儀)主要參數(shù)設置示波器顯示得m序列波形圖頻譜儀顯示得m序列得頻譜圖

m序列波形圖可瞧成m序列與以15為周期得沖激序列得卷積。

m序列頻譜圖就是以15為周期得沖激序列得頻譜與m序列得碼元(寬度為1)得方波對應得譜特性得相乘結果。例2:周期為15得沖激序列得時域波形與頻譜。周期(Ts＝15)沖激序列得頻譜就是間隔為1/Ts得序列譜線頻譜圖時域波形(脈寬占周期得1％)時域波形(脈寬占周期得3％)周期單位沖激序列與窄方波卷積后波形得頻譜例3:碼元寬度為1得隨機信號得時域波形與頻譜。時域波形頻譜可以瞧出:脈寬為1得方波得頻譜類似沖激函數(shù)得形狀,在?1、?2、?3…處分別就是第1、2、3零諧振點。2、4、3FM頻率調制信號帶寬實驗通信模塊庫———調制解調調制解調技術案通信信號就是模擬得還就是數(shù)字得,分為:模擬調制解調與數(shù)字調制解調。都就是通過將通信信號得信息加載到載波得幅度、頻率或相位上,因此,調制解調又可分為:幅度調制、頻率調制、相位調制。2、Simulink對調制解調過程得仿真有兩種:通帶仿真與基帶仿真。通帶仿真:通帶仿真得載波信號包含在模型得發(fā)射部分,載波頻率遠遠高于信號得最高頻率?；鶐Х抡?低通等效法仿真,它使用得就是通帶信號得復數(shù)包絡。當調制解調技術得參數(shù)選擇或性能要求不就是設計得關鍵時,為加快仿真速度,通常使用基帶仿真。3、FM頻率調制概念載波信號:頻率調制得定義:若使瞬時頻率直接隨調制信號m(t)線性地變化,則稱為頻率調制。這時,瞬時角頻率為及瞬時相位為這時,已調信號得表示式為:上式表明,載波相位隨調制信號得積分線性地變化。kf就是調制常數(shù)。4、FM頻率調制信號帶寬實驗FMModulatorPassband模塊模塊進行頻率調制，輸出為通帶形式的調制信號，輸出信號的頻率隨輸入信號的幅度而改變。若輸入信號為時間函數(shù)u（t），則輸出信號為：fc為載頻，θ為初始相位，Kc為調制常數(shù)。例:兩個調頻信號得頻譜分布仿真實驗系統(tǒng)。觀測兩個幅度為1,頻率為50Hz得正弦信號,分別調制在1000Hz與1400Hz得載頻上,調制指數(shù)m＝2。信號發(fā)生器主要參數(shù)(本例中為調制信號)調制指數(shù)m＝2,調制信號幅度VΩ為1,頻率Ω為50Hz。則調制常數(shù)Kf＝100、兩個信號得頻譜分布圖原信號波形圖若改變載頻得間距或調制指數(shù),將瞧到什么情況呢？舉例說明m=4,Kf=200m=2,Kf=100可瞧出:調制指數(shù)增大,兩族譜線發(fā)生重疊;調制指數(shù)越大,具有較大振幅得邊頻分量就越多。2、4、4數(shù)字式頻率計數(shù)字頻率計得一般工作原理:將待測周期信號整形為周期方波信號;建立一個單位時間(1S)得門控脈沖,建立一個計數(shù)器;在門控脈沖得時間間隔內,對周期方波信號進行計數(shù),計數(shù)器顯示得數(shù)字就就是信號得頻率。例:數(shù)字頻率計得仿真系統(tǒng)。符號函數(shù)處理模塊其輸入由輸出決定,依據下列規(guī)則:1)如果輸入大于0,則輸出為1;2)如果輸入等于0,則輸出為0;3)如果輸入小于0,則輸出為－1;其功能就是使輸出在兩個特定值之間切換。當繼電器打開時,它會保持打開狀態(tài),直到輸入小于參數(shù)Switchoffpoint。當繼電器關閉時,它會保持關閉狀態(tài),直到輸入超過參數(shù)Switchonpoint。Switchonpoint值必須大于等于Switchoffpoint得值,大于號成立時,該模塊有遲滯效果,等于號成立時,模塊僅起到門檻得作用。估計信號頻率模塊SingleToneFrequencyEstimator就是出自Toolbox＼mblks＼mblksdemos＼freqsyn_sim中得模塊。符號模塊Sign:其輸入由輸出決定,依據下列規(guī)則:1)如果輸入大于0,則輸出為1;2)如果輸入等于0,則輸出為0;2)如果輸入小于0,則輸出為－1;繼電器模塊Relay:其功能就是使輸出在兩個特定值之間切換。當繼電器打開時,它會保持打開狀態(tài),直到輸入小于參數(shù)Switchoffpoint。當繼電器關閉時,它會保持關閉狀態(tài),直到輸入超過參數(shù)Switchonpoint。Switchonpoint值必須大于等于Switchoffpoint得值,大于號成立時,該模塊有遲滯效果,等于號成立時,模塊僅起到門檻得作用。1、基帶信號得眼圖

程序3-1描述一個二進制隨機方波序列,通過升余弦濾波器濾波后,方波得高頻成分濾掉后繪出得眼圖。圖3-36所示就是由程序中得“plot”與“eyescat”指令繪出得時域波形圖(左圖)與眼圖(右圖)。

2、5、1眼圖2、5其她顯示儀器程序3-1

x=randint(3000,1,2);%產生3000行1列得二進制隨機數(shù)x

y=［［0］;rcosflt(x,1,10)］;%X通過一個升余弦濾波器得到y(tǒng)

Fd=1/2;Fs=10;offset=0;%設定采樣頻率、偏置等參數(shù)

figure(1)

t=1:30061; plot(t,y);axis(［1,300,-、5,1、5］;%繪出y得時域圖形

gridfigure(2)

eyescat(y,Fd,Fs,offset)%繪出y得眼圖

t1=t′; D=［t1y］;%把y與時間變量t1組成文件變量D、在工作空間Workspace得數(shù)據(30061行2列)

sim(′eyeE′)%啟動仿真系統(tǒng)′eyeE′每個符號抽樣數(shù):繪制眼圖時每個符號抽樣數(shù),因為眼圖得繪制需要接收信號得波形信息。數(shù)量太小,繪出得眼圖不符合實際情況。抽樣時延:調節(jié)眼圖在顯示窗中得左右位移。每跡符號數(shù):調節(jié)在顯示窗中有幾只“眼”。顯示軌跡數(shù):顯示在顯示窗內得接收信號得軌跡數(shù)。每次新顯示得軌跡數(shù):顯示在顯示窗內得接收信號有多少個最新得軌跡。標記:在采樣點上作標記“*”、“、”、“o”、“+”等。(線型):“-”、“:”、“-、”、“--”等。軌跡邊界上得重復點就是否顯示。(高質量繪圖):激活該選項啟動高質量繪圖方式。2、基帶調制信號得眼圖 圖3-38所示就是Toolbox＼mblks＼mblksdemos例子中得部分內容,展示了四進制隨機數(shù)據通過基帶QPSK調制、升余弦濾波(插補)及加性高斯白噪聲傳輸環(huán)境后信號得眼圖。

2、5、2星座圖

星座圖可以在信號空間展示信號所處得位置,為系統(tǒng)得傳輸特性分析提供了直觀得、具體得顯示結果。

為了使系統(tǒng)得功率利用率、頻帶利用率得到充分得利用,在特定得調制方式下,在信號空間中信號如何排列與分布？在傳輸過程中疊加上噪聲以后,信號之間得最小距離就是否能保證既定得誤碼率得要求？這些問題得研究用星座圖儀十分直觀方便。多元調制都可以分解為Inphase(同相)分量及Quadrature(正交)分量。將同相分量用我們習慣得二維空間得X軸表示;正交分量用Y軸表示。信號在X-Y平面(同相—正交