Chirp
Генерирование косинусоидального сигнала с изменяющейся частотой (chirp).
Тип: ChirpDSP
|
Путь в библиотеке: |
Описание
Блок Chirp выводит косинусоидальный сигнал с изменяющейся частотой с единичной амплитудой и непрерывной фазой (chirp-сигнал). Чтобы задать желаемый выходной chirp-сигнал, необходимо определить для него функцию мгновенной частоты, также известную как изменение частоты выходного сигнала. Изменение частоты может быть линейным, квадратичным или логарифмическим и по умолчанию повторяется один раз за время Sweep time (s). Описание алгоритмов, используемых блоком Chirp, см. в разделе Алгоритмы.
Порты
Выход
#
OUT_1
—
косинусоидальный сигнал с изменяющейся частотой (chirp)
скаляр | вектор
Details
Косинусоидальный сигнал с изменяющейся частотой (chirp). Если для параметра Frequency sweep установлены режимы Linear, Logarithmic или Quadratic, то блок выводит косинусоидальный сигнал с изменяющейся частотой с мгновенными значениями частоты, заданными параметрами частоты и времени. В режиме Swept cosine блок выводит косинусоидальный сигнал с линейно изменяющейся мгновенной частотой, которая может отличаться от той, что задана параметрами частоты и времени.
Дополнительные сведения о том, как блок вычисляет выходной сигнал, см. в разделе Алгоритмы.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Да |
Параметры
Основные
#
Frequency sweep —
тип изменения частоты
Swept cosine | Linear | Logarithmic | Quadratic
Details
Тип изменения мгновенной частоты выходного сигнала : Linear, Logarithmic, Quadratic или Swept cosine. Дополнительные сведения см. в разделах Формирование изменения частоты и Алгоритмы.
Ограничения
Если необходимо получить сигнал с линейно меняющейся частотой, рекомендуется использовать для параметра Frequency sweep значение Linear. Хотя значение Swept cosine также дает сигнал с линейно меняющейся частотой, выходной сигнал может иметь неожиданное частотное содержание.
-
Число колебаний за время Target time (s) не обязательно является частотой Target frequency (Hz). Это происходит, потому что заданное пользователем изменение частоты не является фактическим изменением частоты выходного косинусоидального сигнала, как указано в разделе Метод вычисления выходного сигнала для изменяющейся частоты по закону косинуса. Фактическое изменением частоты выходного косинусоидального сигнала в заданное время см. в таблице Значения изменений мгновенной частоты.
-
В режиме
Swept cosineне устанавливайте параметры так, чтобы значение значительно превышало значения параметров Initial frequency (Hz) и Target frequency (Hz). В этом случае фактическое изменение частоты выходного косинусоидального сигнала может быть ближе к , значительно превышая значения параметров Initial frequency (Hz) и Target frequency (Hz).
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Sweep mode —
режим изменения частоты
Unidirectional | Bidirectional
Details
Параметр Sweep mode определяет, будет ли изменение частоты однонаправленным или двунаправленным, что влияет на форму изменяющейся выходной частоты (см. раздел Формирование изменения частоты). В таблице описаны характеристики однонаправленного и двунаправленного изменения частоты.
| Значение параметра Sweep mode | Характеристики изменения частоты |
|---|---|
|
|
|
|
На следующей диаграмме показано линейное изменение частоты в обоих режимах изменения. Информацию о настройке значений частоты см. в разделе Установка значений изменений мгновенной частоты.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Initial frequency (Hz) —
начальная частота
Real number
Details
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Linear, Quadratic или Swept cosine, то значение Initial frequency (Hz) — это начальная частота выходного chirp-сигнала. Значение Initial frequency (Hz) задается в виде скаляра, большего или равного нулю.
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Logarithmic, то значение Initial frequency (Hz) на единицу меньше фактического значения начальной частоты. Так же в этом случае значение Initial frequency (Hz) должно быть меньше значения Target frequency (Hz).
Подробнее см. в разделе Установка значений изменений мгновенной частоты.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Да |
| Вычисляемый |
Да |
#
Target frequency (Hz) —
целевое значение частоты
Real number
Details
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Linear, Quadratic или Logarithmic, то целевое значение частоты — это мгновенная частота выходного сигнала в момент времени Target time (s), . Значение Initial frequency (Hz) задается в виде скаляра, большего или равного нулю.
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Swept cosine, то значение Target frequency (Hz) — это мгновенная частота выходного сигнала в середине времени Target time (s), .
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Logarithmic, то значение Target frequency (Hz) должно быть больше значения Initial frequency (Hz).
Подробнее см. в разделе Установка значений изменений мгновенной частоты.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Да |
| Вычисляемый |
Да |
#
Target time (s) —
целевое значение времени изменения частоты
Real number
Details
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Linear, Quadratic или Logarithmic, то целевое значение времени изменения частоты — это время, за которое частота достигает значения Target frequency (Hz), .
Если для параметра Frequency sweep установлено значение Swept cosine, то значение Target time (s) — это время, за которое частота достигает значения .
Значение Target time (s) задается в виде скаляра, большего или равного нулю и меньше или равного значению Sweep time (s), .
Подробнее см. в разделе Установка значений изменений мгновенной частоты.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Да |
| Вычисляемый |
Да |
#
Sweep time (s) —
время изменения частоты
Real number
Details
Если для параметра Sweep mode установлено значение Unidirectional, то время изменения частоты — это период, за который происходит изменение частоты.
Если для параметра Sweep mode установлено значение Bidirectional, то время изменения частоты — это половина периода, за который происходит изменение частоты.
Значение Target time (s) задается в виде скаляра, большего или равного значению Sweep time (s), .
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Да |
| Вычисляемый |
Да |
#
Initial phase (rad) —
начальное значение фазы
Real number
Details
Фаза выходного косинусоидального сигнала в момент времени :
.
Значение Initial phase (rad) задается в виде скаляра, большего или равного нулю.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Да |
| Вычисляемый |
Да |
#
Sample time —
период дискретизации
SampleTime (real number / vector of two real numbers)
Details
Период дискретизации выходного кадра , заданный как положительное число. Период дискретизации выходного кадра равен , где — количество выборок в кадре..
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Samples per frame —
выборки на выходной кадр
Int64 integer
Details
Количество выборок на кадр в одном канале выходных данных, заданное как положительное целое число.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Output data type —
тип выходных данных
Single | Double
Details
При выборе параметра Double будет использоваться тип данных Float64, при Single – Float32.
Вычисления с использованием Float64 будут более точными, чем с Float32, но при этом потребуют больше памяти и вычислительных ресурсов.
Float32 может быть более эффективным, когда требуется меньшая точность, например, при хранении больших объемов данных.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
Дополнительно
Формирование изменения частоты
Details
Управление основной формой изменения мгновенной частоты производится с помощью параметров Frequency sweep и Sweep mode.
| Наименование параметра | Значения для выбора | Описание параметра |
|---|---|---|
Frequency sweep |
|
Определяет, как происходит изменение частоты: линейно, квадратично, логарифмически или по закону косинуса. |
Sweep mode |
|
Определяет, будет ли изменение однонаправленным или двунаправленным. |
На следующей диаграмме показаны возможные формы изменения частоты, которые можно получить, используя параметры Frequency sweep и Sweep mode.
Информацию о том, как установить значения частоты, см. в разделе Установка значений изменений мгновенной частоты.
Установка значений изменений мгновенной частоты
Details
Установите следующие параметры для настройки значений изменений мгновенной частоты выходного сигнала:
-
Initial frequency (Hz), ;
-
Target frequency (Hz), ;
-
Target time (s), .
В следующей таблице приведены значения изменения частоты в определенные моменты времени для всех значений параметра Frequency sweep. Информацию о формулах, используемых для расчета значений изменения частоты в другие моменты времени, см. в разделе Алгоритмы.
| Frequency sweep | Значение частоты в момент времени | Значение частоты в момент времени | Значение времени, когда значение частоты равно Target frequency (Hz), |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алгоритмы
Блок Chirp использует одну из двух формул для вычисления выходного сигнала в зависимости от настройки параметра Frequency sweep.
Уравнения для расчета выходного сигнала
Details
В следующей таблице приведены уравнения, используемые блоком для вычисления заданного пользователем изменения частоты выходного сигнала , выходного сигнала блока и фактического изменения частоты выходного сигнала . Единственный случай, когда заданное пользователем изменения частоты выходного сигнала не совпадает с фактическим выходной разверткой — это когда для параметра Frequency sweep установлено значение Swept cosine.
| Следующие уравнения применимы только к однонаправленным разверткам, в которых . Чтобы вывести уравнения для других случаев, изучите таблицу и диаграмму в разделе Формирование изменения частоты. |
В приведенной таблице уравнений, используемой блоком, содержатся следующие переменные:
-
— определенное пользователем изменение частоты.
-
— фактическое изменение частоты, обычно равное .
-
— выходной сигнал.
-
— фаза chirp-сигнала, где и производная от фазы: .
-
— начальное значение фазы Initial phase, где .
| Frequency sweep | Выходной chirp-сигнал | Определенное пользователем изменение частоты | фактическое изменение частоты | |
|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
То же, что у |
|
|
|
|
То же, что у |
, где |
Не используется |
|
|
|
То же, что у |
То же, что у |
|
Метод вычисления выходного сигнала для линейного, квадратичного и логарифмического изменения частоты
Details
Производная фазы chirp-функции дает мгновенную частоту chirp-функции. Блок Chirp использует этот принцип для расчета выходного chirp-сигнала, когда параметр Frequency sweep имеет значение Linear, Quadratic или Logarithmic.
Выходной chirp-сигнал с фазой :
.
Мгновенная частота — это производная от фазы: .
Например, если нужно получить chirp-сигнал с линейно изменяющейся мгновенной частотой, установите для параметра Frequency sweep значение Linear и настройте значения линейного изменения частоты, соответствующим образом установив остальные параметры. Блок выдает chirp-сигнал, производная по фазе которого соответствует заданному линейному изменению частоты. Это гарантирует, что мгновенная частота выходного сигнала будет соответствовать заданному линейному изменению частоты. Уравнения, описывающие линейное, квадратичное и логарифмическое изменение частоты, приведены в разделе Уравнения для расчета выходного сигнала.
Метод вычисления выходного сигнала для изменяющейся частоты по закону косинуса
Details
Когда параметр Frequency sweep имеет значение Swept cosine, блок вычисляет выходной сигнал следующим образом:
.
Уравнение мгновенной частоты, приведенное в разделе Метод вычисления выходного сигнала для линейного, квадратичного и логарифмического изменения частоты, не справедливо для данного случая, поэтому заданное пользователем изменение частоты отличается от фактического . Таким образом, выходной сигнал может вести себя не так, как ожидается. Подробнее в описании параметра Frequency sweep и в разделе Уравнения для расчета выходного сигнала.