Генератор тональных сигналов
DTMF — двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, иначе говоря каждому символу соответствует набор из двух частот.
Сфера применения тональных сигналов: автоматическая телефонная сигнализация между устройствами. В частности, такие тональные сигналы используются для управления соединением между аналоговым оборудованием.
Объявление параметров системы
# symbols = ["1", "5", "0", "8", "6", "4", "7", "7", "0", "0", "0"]; # Набор символов
symbols = ["5", "0", "8"]; # Набор символов
lfg = [697 770 852 941]; # Группа нижних частот
hfg = [1209 1336 1477]; # Группа верхних частот
f = [reshape(ones(3, 1) * lfg, 1, 12); repeat(hfg, 1, 4)];
Fs = 8000; # Частота дискретизации 8 кГц
N = 800; # Длительность тональности 100 мс
t = [0:N-1;] ./ Fs; # 800 дискретов на Fs
pit = t * 2 * pi;
tones = zeros(N, length(symbols));Заполнение тональностей
for i = 1:length(symbols)
if symbols[i] == "1"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 1] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "2"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 2] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "3"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 3] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "4"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 4] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "5"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 5] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "6"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 6] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "7"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 7] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "8"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 8] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "9"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 9] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "*"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 10] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "0"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 11] * pit'), dims=1)'
elseif symbols[i] == "#"
tones[:, i] = sum(sin.(f[:, 12] * pit'), dims=1)'
end
endЗадание пауз между тональностями.
N8::Int64 = N / 8
tones = [tones; 0.05 * randn(N8, length(symbols))];
tones = [0.05 * randn(N8, 1); tones[:]];Анализ результатов
Построим график сигнала.
N = length(tones);
t = [0:N-1;] / Fs;
plot(1e3 * t, tones, xlabel="Время, мс", ylabel="Амплитуда", title="DTMF сигнал")
Построение графика спектра.
Спектр построим, используя быстрое преобразование Фурье.
Spec = 10 * log10.(abs.(fftshift(fft(tones)) ./ 1000) .^ 2);
freqs = fftshift(fftfreq(length(t), Fs))
plot(freqs, Spec, xlim=(650, 1500), xticks=650:100:1500, xlabel="Частота, Гц", ylabel="Мощьность, дБ", title="Спектр DTMF сигнала")
По представленным графикам сложно наглядно понять какой был изначальный набор символов. Для более удобного представления построим спектрограмму исходного сигнала.
spgr = spectrogram(tones[:,1], 255, 128; fs = Fs); # Создание спектрограммы исходного DTMF сигнала
Plots.heatmap(spgr.time.*1000, spgr.freq, pow2db.(spgr.power), xguide = "Время, мс", yguide = "Частота, Гц",ylim =(500, 1500), yticks=650:100:1500)
Из спектрограммы следует, что набор символов был: 5,0,8.