第六讲--MATLAB的仿真测量仪器

第六，阐述了MATLAB模拟测量仪6.1的概要，可以应用MATLAB的Simulink模拟实验方法建立模拟实验环境。 直接应用MATLAB工具箱中的测量仪，构建满足工作需求的测量仪，可以提高模拟工作的效率，使模拟变得丰富多彩。 本章介绍使用Simulink构筑和使用测定器的方法。 6.2电压测量在MATLAB工具库中有DialsGaugesBlockset (拨盘和规格)工具箱，其中有GlobalMagicActiveXLibrary中丰富的规格、监视器、键和控制开关、6.2.1指针式电压表、指针式仪表用与输入值图形化的指针相应的刻度表示，在参数设定对话框中设定仪表的外观、范围、刻度、颜色和字体等。 指针式电压表从角度表(角度表)模块中取出。 模拟电压表的模拟框图，正弦波信号发生器的参数化，产生离散正弦波的方式： Tablelookup，Differential。 如果参数Samplemode设置为Continuous，则正弦波的采样周期无效。 模拟式电压表参数设定对话框、6.2.2数字式电压表、数字式电压表来自LED (自发光)二极管模块。 默认情况下，Timerange:是在 0，10 区间显示的信号。 信号的实际持续时间超过设定时间时，不显示区间外的内容。 其中包括： 抽选Decimation和Sampletime。 决策：设置显示频率。 如果取n，则显示每隔n-1个的地点，默认值为1。 Sampletime :设定显示点的采样间隔。 设置缓冲区接收的数据长度，默认为检查状态，值为5000。 的双曲馀弦值。 缺省值为1，模块具有一个输入端口，作用域只有一个信号显示区域。 设定显示数据的抽选频率，默认为1、1点显示，n为间隔(n-1 )点显示。 显示模块：动态显示信号的数值结果。 采样时间，-1表示从驱动模块中继承。 数字电压表参数设定对话框、6.3时域测量仪、6.3.1示波器、计算机模拟示波器应用的是数字技术，能观测单现象，正确设定参数的话，就能保持结束时的波形。 例1 :用示波器(Scope )显示1GHz正弦波，用1GHz正弦波显示模拟系统块，确认示波器的主要参数设定中各坐标系是否带有坐标轴标签。 all :在所有坐标系中使用轴标签。 1GHz正弦波示波器显示，时间偏差：给出时间的开始偏差量(显示时间范围的开始时刻)。 示例2 :多道示波器(Scope )的模拟，本示例中用示波器进行了七跟踪信号的模拟。 计算输入的和或差。 输入是标量、矢量或矩阵。 伯努利信号发生器产生伯努利分布的随机二进制数。 的双曲馀弦值。 初始种子值可以是与Probabilityofzero项相同的向量或标量。 此外，基于样本的输出信号是向量元素的周期，并且基于帧的矩阵是每行的周期。 常量模块可以生成常量或复常量值，其输出可以是标量、矢量或矩阵。 七路信号显示在同一示波器上，6.3.2X-Y记录仪，最早的X-Y记录仪应用观察李沙育模式，用标准信号和测量信号形成的李沙育模式进行频率测量。 例如：用X-Y记录仪显示李沙育图形。 信号发生器的参数设置、采样时间通常是x、y输入信号中高频信号周期的1/101/20，否则看不到理想的李沙育模式。 用6.4频域测量仪、6.4.11G信号频谱，例如频谱测量仪(spectroscoper )显示1GHz信号频谱。 此外，当用户将连续时间的源块连接到离散时间模块时，零阶保持模块必须离散信号，并且在零阶保持模块的采样时间参数中设置信号的采样周期。频谱仪的参数设定要点：参数设定对话框中有4个选项，使Show (显示)有效，Showscopeproperties (显示示波器特性):计算存储长度、FFT长度、重叠长度、平均值的点数无高速Showdisplayproperties (显示属性)弹出对话框用于设置显示时是否添加Showgrid (坐标刻度线)、显示窗口是否有legend (图例)、是否有Framenumber (帧数显示)等使用Showaxisproperties (显示坐标轴特性)设置采用时间、频率范围、坐标刻度是对数还是线性、y轴显示范围以及显示窗口的水平和垂直坐标刻度的量。Showlineproperties (线条属性):用于设置线条显示的参数。 例如，线性可见性、线性、市场标记和颜色。 频谱仪可以应用快速的FFT变换来完成数据流从时域到频域的变换，并且频谱仪可以包括：缓冲长度(buffer size ):FFT长度n，n应当是2的n (即时窗口的长度)的尺寸或者频谱仪的分辨率研究的光谱应出现在频谱显示窗的正中央，在频率轴上可见光谱的下端和上端情况，观察分析容易。 的双曲馀弦值。 输入信号的采样频率必须是所需频率显示窗口的最大值的两倍。 在采样频率fs=4e 9，1 GHz的频率刻度位于频谱显示窗的中心。 频谱仪的采样频率应当与被测信号的采样频率一致。 采样保持电路设定的参数Sampletime请与频谱仪的采样时间相同。 6.4.2m序列的频谱，m序列是伪随机序列，具有良好的自相关函数，狭义的伪噪声序列，容易生成和复制，广泛应用于扩频技术。 其定义见第8.1节。 例1 :用示波器和频谱计观察m系列的时域和频域的图形。 另外，伪随机序列生成器仿真模型表示生成多项式的系数向量并表示移位寄存器的反馈连接的关系。 表示移位寄存器的初始状态的向量(长度是生成多项式的次数，元素值是二进制数)。 注意：多项式系数的个数比阶数大1。spectroscoper (频谱测定器)的主要参数设定、示波器显示的m序列波形图、频谱测定器显示的m序列的频谱图、m序列波形图可以看作m序列与15周期的脉冲序列的卷积。 m序列的频谱图是15个周期的脉冲序列的频谱与对应于m序列的符号(宽度1 )的方形波的频谱特性的乘法结果。 例2 :周期15的脉冲序列的时域波形和频谱。 周期(Ts=15 )脉冲序列的频谱包括：间隔为1/Ts的序列频谱、频谱图、时域波形(脉冲宽度为周期的1% )、时域波形(脉冲宽度为周期的3% )、通过卷积周期性单位脉冲序列和窄方形波而获得的波形的频谱，例如，3 :包括符号宽度为1的随机信号的时域波形和频谱。 从时域波形、频谱可知，脉冲宽度为1的方波的频谱类似于脉冲函数的形状，在1、2、3中分别为第1、2、3零谐振点。 6.4.3FM调频信号的带宽实验、通信模块库调制解调、调制解调技术方案的通信信号是模拟信号还是数字信号分为模拟调制解调和数字调制解调。 在任一个中，通过将通信信号的信息加载到载波的幅度、频率或相位，调制/解调可以分为幅度调制、频率调制和相位调制。 2.Simulink的调制解调过程的仿真有通带仿真和基带仿真两种。 此外，在通带仿真中，在模型的发送部分中包括通带仿真中的载波信号，其载波频率远高于信号的最高频率。 基带仿真：在低通等仿真中，使用了通带信号的复包络线。 如果调制解调器技术的参数选择和性能要求不是设计中的关键，通常使用基带仿真来加快仿真速度。 另外，在FM频率调制概念中，载波信号：频率调制的定义：在瞬时频率直接线性地改变到调制信号m(t )时，称为频率调制。此时，瞬时角频率以及瞬时相位此时，调制信号的形式表示：上式表示载波相位随着调制信号的积分而线性变化。 kf是调制常数。 另外，FM调制信号的带宽实验、FMModulatorPassband模块、模块进行频率调制，作为通带形式的调制信号输出，输出信号的频率根据输入信号的振幅而变化。 如果输入信号是时间函数u(t )，则输出信号是fc是载波频率，是初始相位，并且Kc是调制常数。 示例：两个调频信号的频谱分布仿真系统。 另外，观测到两个振幅为1，频率为50Hz的正弦波信号，分别在1000Hz和1400Hz的载波频率下调制指数m=2。 在本实施例中，信号发生器的主要参数是调制信号，调制指数m=2，调制信号幅度v是1，频率是50Hz。 如果改变调制常数Kf=100个信号的频谱分布图、原信号波形图、载波频率的间距和调制指数，会发生什么样的情况呢？ 另外，m=4、Kf=200、m=2、Kf=100，调制指数增大，可知系统线重叠的调制指数越大，具有越大振幅的边缘频率分量越多。 此外，6.4.4数字频率计、数字频率计一般动作原理：建立将所测定的周期信号整形为周期方波信号的一个单位时间(1S )的门脉冲，以建立计数器的门脉冲的时间间隔对周期方波信号进行计数，计数器显示的数字是信号的频率。 示例：数字频率计的仿真系统。 符号模块Sign :其输入由输出确定，并且基于以下规则：1)如果输入大于0，则输出为1；2 )如果输入等于0，则输出为0；2 )如果输入小于0，则输出为-1。继电器模块Relay :其功能将输出设置为两个特定的继电器打开后，输入将保持打开状态，直到输入小于参数Switchoffpoint。 继电器off时，输入超过参数Switchonpoint之前保持off状态。 Switchonpoint的值必须是Switchoffpoint以上的值，在成立的情况下，该模块具有滞后效果，在成立的情况下，该模块仅发挥阈值的作用。 用示波器显示的李沙育图形测量信号频率的方法是将未知信号与标准信号进行比较的测试方法。 测试时由信号发生器产生频率和相位可变的标准正弦波信号，从示波器x接受输入的被测量信号进入示波器