Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции по пакетам прикладных программ - файл Лекция_06.doc


Загрузка...
Лекции по пакетам прикладных программ
скачать (2912.6 kb.)

Доступные файлы (6):

Лекция_01.doc291kb.16.01.2010 13:33скачать
Лекция_02.doc1288kb.16.01.2010 14:30скачать
Лекция_03.doc658kb.16.01.2010 21:21скачать
Лекция_04.doc715kb.17.01.2010 11:29скачать
Лекция_05.doc241kb.17.01.2010 21:26скачать
Лекция_06.doc994kb.18.01.2010 11:39скачать

Лекция_06.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ


ИРКУТСКИЙ ФИЛИАЛ


КАФЕДРА РЭО


ЛЕКЦИЯ № 6


по дисциплине

Проблемно-ориентированные пакеты

прикладных программ в РЭО


для студентов специальности 160905


РАЗДЕЛ 6. Программы моделирования процессов в радиотехнических системах


Иркутск, 2010 г.


Иркутский филиал МГТУ ГА


кафедра_________________РЭО_____________________________________

(наименование кафедры)


УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой


____________________________

(уч. степень, уч. звание, подпись, фамилия)

__ ____ 2010 г.


Лекция № 6


По дисциплине

^ Проблемно-ориентированные пакеты

прикладных программ в РЭО


РАЗДЕЛ 6. Программы моделирования процессов в радиотехнических системах

СОДЕРЖАНИЕ


  1. Программы моделирования процессов в радиотехнических системах: Dinamo, SystemView.

  2. Практика работы с программой SystemView.



ЛИТЕРАТУРА


1. MathCad 2001: специальный справочник. – В. П. Дъяконов – СПб.: Питер, 2002, стр. 25-305.


^ НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ТСО

1. ПО PowerPoint, проектор мультимедиа, ПЭВМ


Обсуждено на заседании кафедры

«___» ____ ___ 200 г., протокол №__

1. Программы моделирования процессов в радиотехнических системах: Dinamo, SystemView.

Программа анализа динамических свойств систем

SystemView компании Elanix

В качестве мощного и удобного средства анализа радиотехнических средств удобно использовать пакет SystemView компании Elanix, который обеспечивает возможность всестороннего анализа свойств систем, включая алгоритмы аналоговой или цифровой обработки сигналов, синтеза фильтров, анализа и синтеза систем управления и систем связи.

Пакет SystemView осуществляет моделирование динамических систем на уровне функциональных блоков. Первые версии пакета появились в 1991 году.

Открытая архитектура пакета позволяет пользователям и разработчикам выпускать собственные дополнения и подключать их в виде динамических библиотек.

Пользовательский интерфейс программы достаточно прост в использовании и интуитивно понятен, по крайней, мере, он значительно проще интерфейса Simulink. Основу пакета составляет базовый модуль SystemView Professional Edition, к которому подключаются различные специализированные библиотеки. В случае, если уже имеющаяся модель не устраивает разработчика, существует возможность создать собственную пользовательскую модель, в том числе и внешними средствами (MatLAB, Delphi и т.п).

В состав пакета SystemView входят следующие библиотеки

^ Communications Library – содержит модели каналов, кодеров и декодеров, модуляторов и демодуляторов;

DSP Library – предназначена для моделирования цифровых сигнальных процессоров, в том числе содержит прототипы для реализации ПЛИС ( правда, пока эта функция еще сыровата);

^ RF/Analog Library – содержит модели различных радиотехнических устройств трактов аналоговой обработки сигналов;

Logic Library – библиотека цифровых логических схем;

CDMA/PCS Library – включает модели устройств, используемых в современных системах персональной связи, в том числе и с кодовым разделением каналов;

^ Digital Video Broadcasting (DVB) Library – объединяет модели функциональных блоков, используемых в аппаратуре цифрового телевизионного вещания;

EnTegra Adaptive Filter Library – библиотека компонентов адаптивных фильтров.

Интерфейс SystemView с пакетом Matlab обеспечивает возможность использования отработанных алгоритмов этого пакета, что сильно расширяет возможности разработчика

В пакете SystemView возможна генерация исполняемого кода для операционных систем Windows 95/98 и NT, что позволяет промоделированную и отлаженную систему обработки сигнала превратить в исполняемую программу, требующую только входных параметров и данных.

Система содержит множество дополнительных средств для наращивания и усложнения модели, с целью максимального приближения ее к реальной аппаратуре. Внутренние средства анализа ограничены в общем-то осциллографом и анализатором спектра, однако, в системе имеется возможность записи временной реализации в файл, это позволяет выполнять обработку данных с помощью других программных средств, таких как LabView.


Основные приемы работы с пакетом SystemView.

Рассмотрим программный интерфейс SystemView. Окно программы (рис.1.17) содержит меню, панель инструментов (рис.1.18), полосы горизонтальной и вертикальной прокрутки, область проектирования, область сообщений и перечень модулей.



Рис.1.17




Рис.1.18


Рассмотрим создание схем в пакете SystemView. Программа SystemView по сути, представляет собой конструктор, с помощью которого из модулей строится функциональная схема. Доступные библиотеки модулей расположены в левой части окна программы, представленного на рис.1.17. Для того, чтобы добавить модуль в функциональную схему, нужно “перетащить” мышью значок соответствующего модуля в область проектирования, затем, дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на перенесенном значке (или нажать правую кнопку мыши и в появившемся меню выбрать пункт Library) и выбрать в появившемся окне библиотеки (рис.1.19) необходимый функциональный модуль. Для установки параметров и характеристик необходимо нажать кнопку “Parameters”, расположенную справа.



Рис. 1.19


При вводе числовых значений, доступны функции калькулятора, например, возможно при вводе значения амплитуды написать (3*0.5)^2 – система подсчитает значение амплитуды равное 2.25 В. Приоритет операторов приведен ниже:

1. Функции ( sin(..) , sinh(..), ...)

2. ^ (возведение в степень)

3. *,/,+,- (умножение, деление, унарное сложение, вычитание)

4. +,- (сложение, вычитание)

Для смены библиотек модулей, отображаемых в перечне, необходимо нажать кнопку выбора библиотек, которая расположена в левом верхнем углу основного окна программы (рис.1.17)

Рассмотрим пример построения самой простой системы. Эта система генерирует синусоидальный сигнал, который впоследствии возводится в квадрат. Готовая система представлена на рис.1.20.

Рассмотрим порядок ввода системы и ее моделирования.

Для начала следует нажать кнопку настройки системы , расположенную на панели инструментов. В появившемся окне настроек следует нажать кнопку “Ok” для установки параметров, принятых по умолчанию. Затем перетаскиваем мышью значок источника сигнала из перечня библиотек модулей, расположенного в левой части основного окна, в область проектирования. Дважды щелкнув мышкой на перенесенном значке для вызова окна библиотеки модулей, следует выбрать источник синусоидального сигнала (Sinusoid) . Затем нажав кнопку “Parameters”, осуществляется вызов окна установки параметров. Устанавливаем значение частоты (Frequency) равное 4 Гц.




Рис.1.20

Для задания модуля возведения в квадрат перетаскиваем мышкой значок функционального модуля из перечня библиотек модулей в область проектирования, затем выбираем группу “Algebraic” и модуль возведения в степень (X^a) . (рис1.21 )



Рис.1.21


Таким образом, система готова, осталось только ее запустить.

Рассмотрим моделирование простой системы с обратной связью. Структура системы приведена на рис.1. 22



Рис.1.22

Произведем установку параметров системы: количество отсчетов (выборок) (number of samples) установим равным 512, частота дискретизации(sample rate) - 100 Гц. 3. Установим источник сигнала из перечня библиотек модулей, расположенного в левой части основного окна, в область проектирования. Дважды щелкая мышкой на перенесенном значке для вызова окна библиотеки модулей, затем в появившемся окне выбираем группу “Aperiodic/Ext” и модуль “Step Fct” (функция единичного скачка) . Затем устанавливаем следующие значения параметров источника - амплитуда (Amplitude) равна 1, начальное время (Start time) - 0, смещение (Offset) - 0.

Затем аналогичным образом добавляем в систему сумматор (Adder) , перетащив мышью его значок из перечня библиотек модулей.

Далее добавляем в систему модуль–оператор (Operator) для выбора пропорционального интегро-дифференциального регулятора. Для этого в окне библиотеки выбирается группа “Integral/Diff” и модуль “PID”. В настройках установлитваются следующие параметры: “Proportional Gain” и “Integrator Gain” = 1, “Derivative Gain” = 0. Аналогично добавляются модули “Integral” и усилитель “Gain” (усиление) в группе “Gain/Scale”. В настройках усилителя устанавливаем следующие параметры: “Gain units” = Linear, “Gain” = -2.

С помощью кнопки “Обратить” , расположенной на панели инструментов развернем модуль усилителя.

Для индикации результатов добавим в систему модуль-приемник данных (Sink). Для этого в окне библиотеки выберается модуль “SystemView” в группе “Graphic Display”.

Для вывода в файл в систему добавляется еще один модуль-приемник данных (Sink). В окне библиотеки выберается модуль “Analysis” в группе “Analysis/Export”.

После ввода модулей производят их соединение между собой. ). Запуская процесс моделирования, нажатием кнопки , в окне анализа можно наблюдать процессы, происходящие в соответствующих точках модели

Как видим, работа в системе достаточно приятна.

Перейдем к реализации радиотехнических устройств в пакете SystemView. Рассмотрим реализацию супергетеродинного приемника АМ сигнала в системе SystemView. На рисунках 1.23. и 1.24 приведены соответственно структурная схема и модель приемника. На вход приемника подается ансамбль АМ сигналов, характеристики которых приведены в таблице 1.1, c плавно изменяющимися частотами модулирующих сигналов от 0 до W.



Рис.1.23



Рисунок1.24 . Модель супергетеродинного приемника


Таблица 1.1 Параметры сигналов.

Несущая частота,

кГц

Максимальная частота модуляции W, кГц

Индекс модуляции a

30

3

0.75

40

4

1

50

5

0.5

В данной модели отсутствует входной фильтр, но при необходимости он может быть добавлен. Настойка фильтра промежуточной частоты определяет, какой из трех входных сигналов необходимо принять. В данной реализации принимается сигнал с несущей частотой 40 кГц. Амплитудный детектор выполнен на диоде, который моделируется характеристикой.

В пакете SystemView имеются средства анализа происходящих в модели процессов. На рисунке они представлены в виде пиктограмм с белым рисунком на синем фоне (пиктограммы 6, 10, 20 и 21). Запуск процесса моделирования осуществляется нажатием кнопки , в окне анализа можно наблюдать процессы, происходящие в соответствующих точках модели. На рисунке 1.25 представлены результаты анализа процессов происходящих при приеме выбранных сигналов. В левом верхнем углу приведен спектр группового сигнала на входе приемника, под ним спектр сигнала после преобразования частоты. В правом верхнем углу – спектр сигнала после полосового фильтра промежуточной частоты, и наконец, в правом нижнем углу, зависимость от времени сигнала на выходе диодного детектора.


Рис.1.25

Перейдем к рассмотрению более сложных примеров. Рассмотрим модель блока формирования входных сигналов ретранслятора. На рисунке 1.26 приведена структура модели в пакете SystemView.



Рисунок 1.26 Модель блока формирования входных сигналов.

В левом верхнем углу каждого блока указан порядковый номер данного блока в модели, который в дальнейшем изложении будет использоваться при указании на какой-либо блок. Рассмотрим схему по направлению формирования сигнала.

Блок формирования сигналов с тактовой частотой информационного сигнала 15 кГц формирует сигналы с различными тактовыми частотами передачи информационного сигнала. Наибольшее количество сигналов имеет тактовую частоту цифровой информации (ЦИ) 15 кГц. Блок 22 содержит схему формирования сложного многочастотного сигнала. Двойное нажатие мышью на пиктограмму блока вызовет загрузку мета системы (рис. 1.27), которая содержит тактовый генератор – генератор прямоугольных импульсов (блок 0) с частотой 15 кГц положительной и отрицательной полярности амплитудой 0.5 В. Правая клавиша мыши вызовет панель свойств (рис. 2.28а). Первым элементом в списке идет редактор параметров (Edit Parameters …) (рис. 1.28б). Амплитуду и напряжение подставки импульсов можно изменять посредством пунктов Amplitude и Offset, где параметры вводятся в вольтах. Частоту в Гц и начальную фазу в градусах можно задать в пунктах Frequency и Phase. Система позволяет формировать импульсы различной длительности, но если необходимо получить импульсы равной длительности, то можно не редактировать параметр в окне Pulse Width, задавая длительность импульса, амплитуда которого определена в окне Amplitude, а нажать кнопку Square Wave.



Рисунок 1.27. Схема формирования сложных сигналов с тактовой частотой ЦИ 15 кГц.




Рисунок 1.28. Выбор параметров тактового генератора ЦИ.


Следующим элементом схемы являются генераторы псевдослучайной последовательности (ПСП) (блоки 1, 2, 28, 30, 32, 34, 36, 38 и 40). Параметрами генератора(рис.1.29) являются длина регистра (Register Length), напряжение логической единицы (True Output) и логического нуля (False Output), начальное состояние регистров генератора (Seed) и схема формирования отводов регистров, участвующих в формировании нового значения ПСП, (Register Taps). Все генераторы имеют 6 регистров, напряжение логической единицы 1 В, логического нуля 0 в. В качестве формирующих выбраны 1 и 6 регистры. Начальное состояние генераторов изменяется от 63 до 55 соответственно.



Рисунок 1.29. Параметры генератора ПСП.


С выходов генераторов ПСП информационный сигнал поступает на фазовые модуляторы (блоки 9, 10, 29, 31, 33, 35, 37, 39 и 41). В модули использованы фазовые модуляторы с управлением по фазе:. Параметрами модулятора являются амплитуда (Amplitude), несущая частота (Frequency), начальная фаза (Phase), число позиций модуляции (Mod Gain), которые задаются в соответствующих графах (рис.1.30).



Рисунок 1.30. Параметры фазового модулятора.

Сигналы с выходов фазовых модуляторов поступают на сумматор (блок 14). Количество входных сигналов не может превышать 20.

С выхода сумматора сложный многочастотный сигнал поступает на выход мета системы (блок 27).

Рассмотрим блок формирования сигналов с тактовой частотой 60 кГц.

Блок 42 содержит схему формирования сложного 4-х частотного сигнала с тактовой частотой ЦИ 60 кГц. Блок реализован в виде метасистемы, представленной на рис.1.31.



Рисунок 1.31. Схема формирования сложного сигнала с тактовой частотой ЦИ 60 кГц.


Сигналы с выходов фазовых модуляторов поступают на сумматор (блок 49). Количество входных сигналов не может превышать 20.

С выхода сумматора сложный многочастотный сигнал поступает на выход мета системы (блок 43).

Блок формирования сигналов с тактовой частотой ЦИ 120 кГц.

Блок 50 содержит схему формирования сложного 2-х частотного сигнала с тактовой частотой ЦИ 120 кГц. Блок реализован в виде мета системы. (рис.1.32).

Параметры задающего генератора (блок 6) отличаются от параметров блока 0 только по тактовой частоте, которая равна не 15, а 120 кГц. Генераторы ПСП (блоки 7 и 8) имеют аналогичные блоку 1 параметры, кроме начальных состояний регистров, которые равны 10 и 9 соответственно. Несущие частоты фазовых модуляторов (блоки 12 и 13) равны 105.85 и 106.57 МГц соответственно. Остальные параметры модуляторов аналогичны параметрам блока 9.

Сигналы с выходов фазовых модуляторов поступают на сумматор (блок 15). Количество входных сигналов не может превышать 20.

С выхода сумматора сложный многочастотный сигнал поступает на выход мета системы (блок 51).



Рисунок 1.32. Схема формирования сложного сигнала с тактовой частотой ЦИ 120 кГц.

Сложные многочастотные сигналы с выходов схем формирования (блоки 26, 42 и 50) поступают на вход сумматора (блок 16). С выхода сумматора общий сигнал поступает на первый смеситель (блок 17). На второй вход которого подает сигнал от схемы формирования точной сетки частот.

Рассмотрим моделирование схемы формирования точной сетки частот.

В состав этой схемы входят генератор случайных чисел (блок 19) и синтезатор частоты (блок 18). Генератор случайных чисел (блок 19) должен выдавать напряжение от 0 до 500 В с шагом 1 В и частотой 6 кГц. Это обеспечивается соответствующим выбором амплитуды (Amplitude), напряжения подставки (Offset), частоты (Rate), начальной фазы (Phase) и количества возможных значений (No. Levels) (рис. 1.33).




Рисунок 1.33. Параметры генератора случайных чисел.


Синтезатор частоты (блок 18) реализован с помощью блока произвольных функций. Параметрами блока (рис.1.34) являются количество входов (Number of Inputs), зависимость от времени и выражение (ct), определяющее зависимость выходного напряжения от входных и внутренних параметров (рис. 9). Входным параметром для данного синтезатора является номер частоты точной сетки p(0). Изменяя значение, на которое умножается p(0), можно изменять шаг сетки. Аналогично, изменяя основную частоту синтезатора, можно влиять на частотный план приемника, т.е получать любую промежуточную частоту.



Рисунок 1.34. Параметры синтезатора частоты.

 



Рисунок 1.35. Параметры схемы формирования грубой сетки.


Структура схема формирования грубой сетки аналогична схеме формирования точной сетки частот, т.е. состоит из генератора случайных чисел (блок 20) и синтезатора (блок 25). Однако параметры соответствующих блоков отличаются Параметры генератора случайных чисел выбраны исходя из необходимости обеспечить формирование напряжения от 0 до 80 В с шагом 1 В (рис. 1.35а), а синтезатора так, чтобы сформировать соответствующую частотному плану сетку частот (рис. 1.35б).

С выхода схемы формирования грубой сетки сигнал поступает на один из входов смесителя (блок 23). На второй вход смесителя поступает сигнал с выхода первого полосового фильтра.

Рассмотрим реализацию полосового фильтра с полосой пропускания.

На вход фильтра поступает сигнал с выхода первого смесителя (блок 17) и основной задачей фильтра является подавление разностной частоты и пропуск суммарной. Для решения этой задачи применен фильтр Баттерворта 2-го порядка (рис. 1.36.



Рисунок 1.36. Параметры полосового фильтра.


С выхода фильтра сигнал поступает на вход второго смесителя (блок 23). На второй вход смесителя подается сигнал синтезатора грубой сетки. С выхода смесителя сигнал поступает на вход второго полосового фильтра (блок 24).

Блок сохранения выходных данных модели (блок 22) осуществляет запись в текстовый файл поступающих на его вход отсчетов. Система позволяет сохранять данные в 6 различных форматах (Data Format). Флаг Include Time Data позволяет осуществить временную привязку данных (рис.1.37).



Рис. 1.37. Параметры блока сохранения данных.


Несмотря на мощные встроенные средства анализа системы SystemView, анализ данных, сохраняемых в файлах результатов моделирования, удобнее проводить с помощью пакета LabView фирмы National Instruments. Пакет LabView будет рассмотрен в следующем разделе. Здесь же приведем пример программы преобразования данных из формата системы SystemView в формат системы LabView, разработанной Р.Ш.Загидуллиным, окно которой приведено на рис. 1.38. Система SystemView при выполнении моделирования формирует файл sv_out.txt. Программа должна находиться в одном каталоге с данным файлом. При преобразовании создаются два файла: первый файл (Data_temp.txt) содержит данных из файла SystemView, второй файл (Time_temp.txt) содержит временной интервал отсчетов функции сигнала. Результирующие файлы сохраняются в туже папку, что и исходный файл SystemView. Процесс конвертации запускается нажатием кнопки “Конвертировать файл”.



Рисунок 1.38. Вид окна программы конвертора SystemView-LabView.


Лекцию разработал

Доцент кафедры: к.т.н.

________________________________

(подпись, фамилия)


^ МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ОБСУЖДЕНА НА ЗАСЕДАНИИ КАФЕДРЫ АРЭО

Протокол № ___ от « ___ » __________ 200_ г.


Скачать файл (2912.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru