Ход выполнения работы
1.Загрузить исполняющий файл Lab_1.svu (рис. 1.1). Записать параметры модулей модели, параметры системного времени. Сравнить эти параметры с параметрами трехкомпонентного полигармонического сигнала (1).
Рисунок 1.1. – Структурная схема модели.
Измените параметры модели в соответствии с индивидуальным вариантом задания (см. табл. 1.1), а также дополните ее еще одним модулем, моделируя тем самым четырехкомпонентный сигнал. В таблице вариантов приведены значения амплитуд Amax и частот f источников гармонических колебаний. Обратите внимание, что амплитуды первых двух источников заданы в вольтах, а амплитуды третьего и четвертого источников – в милливольтах. Фазу колебаний во всех случаях следует принять равной 0°.
Следует отметить, что изменение параметров источников может повлечь за собой необходимость корректировки параметров системного времени модели (в окне, вызываемом по команде Define System Time либо сочетанием клавиш Ctrl+T). Необходимо выставить системную частоту дискретизации (Sample Rate) как минимум в 2 раза большей, чем максимальная частота сигналов, используемых в модели (в данном случае рекомендуется значение ≈ 2,5·f4).
2.Запустите модель на цикл моделирования. Получите графики выходного сигнала (Sink4) и его спектра. Используя перемещаемый «мышью» курсор и поле индикации его координат (область правого верхнего угла окна анализа), оцените характерные величины представления сигналов в анализирующих окнах (минимальное и максимальное значение огибающей амплитуд, период изменения огибающей, период частотного заполнения). Сравните полученные результаты с параметрами идеального сигнала. Воспользовавшись «калькулятором» пакета System View получите спектр мощности исследуемого сигнала, выделяемой на резисторе в 1 Ом. Отметьте влияние «утечки» энергии одних спектральных компонент сигнала на соседние и ее влияние на достоверность результатов оценивания относительной амплитуды и частоты. Сделайте выводы относительно возможности и достоверности оценки параметров исследуемого сигнала.
3.Подвергните временную реализацию сигнала «взвешиванию» (windowing) с использованием стандартных окон Барлетта (Barlett), Ханнинга (Hanning), Эланикс (Elanix). Для каждого случая получите спектр «взвешенного» сигнала. Произведите оценку параметров амплитуды и частоты каждой из компонент сигнала в каждом случае. Выполните эскизы графиков спектров с указанием полученных оценок. Сравните полученные результаты с параметрами идеального сигнала. Сделайте выводы относительно возможности и достоверности оценки параметров при использовании «взвешивающих» окон.
4.Введите в состав сигнала аддитивный Гауссов шум, путем дополнения источников еще одним – источником Гауссова шума (модуль Gauss Noise в библиотеке Source -> Noise/PN) с математическим ожиданием (mean) равным 0 и среднеквадратическим отклонением (Std Deviation) равным 0,3 мВ. Получитt график спектра с использованием окна Ханнинга. Получите оценки частоты и амплитуды для каждой спектральной компоненты. Так как помеха носит случайный характер, следует повторить цикл моделирования и получения оценок сигнала многократно (не менее пяти раз), а искомые оценки находить как средние величины считываемых значений оцениваемых параметров для каждого цикла моделирования. Повторите вышеприведенную последовательность получения оценок параметра сигнала для значений среднеквадратического отклонения 1 мВ и 10 мВ. Данные расчетов представьте в виде таблицы. Приведите график спектра сигнала для второго цикла моделирования. Сделайте выводы относительно влияния помех на возможность оценки параметров сигнала и ее достоверность.
5.Исключите из модели блок источника Гауссова шума, восстановив тем самым исходную структуру модели. Вызовите панель настроек системного времени и установите число циклов моделирования (No. of System Loops) равным 10. Выполните пункт 2 данного «Хода работы» при новых настройках. Выполните пункт 3 данного «Хода работы» (используйте только окно Эланикс). Сделайте выводы относительно влияния длины реализации на достоверность оценок. Отметьте влияние взвешивающего окна на полученные результаты в сравнении с пунктом 2.