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Configurazione dell'ambiente Simulink per i modelli di elaborazione del segnale

Informazioni sui template di modello DSP Simulink

I template di modello DSP Simulink® consentono di configurare automaticamente l'ambiente Simulink con le impostazioni consigliate per la modellazione dell'elaborazione del segnale digitale. I template di modello DSP Simulink permettono il riutilizzo delle impostazioni, inclusi i parametri di configurazione. È possibile creare modelli da template che utilizzano le migliori pratiche e sfruttano le soluzioni precedenti a problemi comuni. Anziché utilizzare l’area di disegno predefinita di un nuovo modello, selezionare un modello di template per facilitare i primi passi.

Per ulteriori informazioni sui template di modello Simulink, vedere Create Template from Model (Simulink).

Creazione di un modello utilizzando il template di modello DSP System Toolbox Simulink

Per creare un nuovo modello in bianco e aprire il browser della libreria:

  1. Nella scheda MATLAB® Home, nella sezione File, fare clic su New > Simulink Model. Si apre la pagina iniziale di Simulink con i template di modello Simulink integrati.

  2. Fare clic su uno dei template nel DSP System Toolbox per creare un modello con impostazioni adatte all’utilizzo con DSP System Toolbox™. Un nuovo modello che utilizza le impostazioni e i contenuti del template viene visualizzato nell'editor di Simulink. Il modello è solo in memoria sino a quando non lo si salva.

  3. Per accedere al browser della libreria, fare clic su Library Browser sulla barra degli strumenti del modello.

    The Simulink model templates in the Simulink Start page under DSP System Toolbox. In order, they are Basic Filter, Tunable FIR and IIR Filters, Interpolated FIR Filter, and Mixed-Signal System.

Template di modello DSP Simulink

Quando si crea un modello scegliendo uno dei template di modello DSP Simulink, il modello è configurato per utilizzare le impostazioni consigliate per DSP System Toolbox. Questa tabella mostra alcune di queste impostazioni.

Parametro di configurazioneImpostazione
SingleTaskRateTransMsgerror
multiTaskRateTransMsgerror
Solverfixedstepdiscrete
EnableMultiTaskingOff
StartTime0.0
StopTimeinf
FixedStepauto
SaveTimeoff
SaveOutputoff
AlgebraicLoopMsgerror
SignalLoggingoff
FrameProcessingCompatibilityMsgerror

Questi sono i template di modello Simulink in DSP System Toolbox:

Filtro base

Fare clic su Basic Filter per creare un modello di filtraggio base configurato con le impostazioni consigliate per DSP System Toolbox.

Questo modello implementa un filtro passa basso e consente di confrontare il segnale filtrato con il segnale originale. Il modello agisce come punto di partenza per la modellazione di algoritmi di filtraggio in Simulink utilizzando DSP System Toolbox.

Diagram of the Basic Filter template. The model has two Sine Wave blocks and a Gaussian Noise block in the input. The outputs of these three blocks are added by an adder. The noisy Sinusoidal signal at the output of the adder is passed into a Lowpass FIR Filter block. The noisy signal and the filtered signal are fed into Spectrum Analyzer as two inputs. The Spectrum Analyzer compares the spectra of these two signals. In the model toolstrip, Stop time is set to Inf and the simulation model is set to 'Normal'.

Ecco quindi l'output dello Spectrum Analyzer che mostra il segnale originale e il segnale filtrato. Il segnale di input comprende toni a 1 kHz e 15 kHz. Il tono a 1 kHz passa nell'output filtrato, mentre quello a 15 kHz viene attenuato.

Spectrum Analyzer window showing the input and the filtered output signals.

Filtri FIR e IIR regolabili

Progettare e implementare filtri FIR e IIR con specifiche del filtro regolabili utilizzando il template Tunable FIR and IIR Filters.

Questo modello mostra come progettare filtri FIR e IIR utilizzando i blocchi di progettazione Tunable Lowpass FIR Filter e Tunable Lowpass IIR Filter. È possibile regolare la frequenza di cutoff del filtro utilizzando il blocco Knob (Simulink). La risposta in magnitudine dei filtri progettati varia in base alla regolazione della frequenza di cutoff del filtro durante la simulazione. Visualizzare la risposta in magnitudine dei filtri progettati utilizzando il blocco Filter Visualizer. Come per il template del filtro di base, l'input è un segnale sinusoidale rumoroso con toni a 1 kHz e 15 kHz.

Il blocco Discrete FIR Filter (Simulink) e il blocco Second-Order Section Filter implementano un filtro FIR passa basso e un filtro IIR passa alto utilizzando i coefficienti dei blocchi di progettazione.

Input feeds into Discrete FIR Filter, Second-Order Section Filter, and Spectrum Analyzer blocks. The Tunable Lowpass FIR Filter and the Tunable Highpass IIR Filter blocks feed coefficients into these blocks through their respective coefficient ports. The output signals from the Discrete FIR Filter and Second-Order Section Filter blocks then are fed into the Spectrum Analyzer block.

L'output del Filter Visualizer mostra la risposta in magnitudine variabile del filtro FIR e del filtro IIR, mentre l'output dello Spectrum Analyzer mostra gli spettri del segnale originale e di quello filtrato. Nell'output dello Spectrum Analyzer entrambi i toni sono attenuati. Il tono a 1 kHz è attenuato dal filtro IIR e il tono a 15 kHz è attenuato dal filtro FIR.

Filtro FIR interpolato

Il template Interpolated FIR Filter fornisce un'alternativa efficiente a un filtro FIR a singolo stadio di ordine elevato, poiché filtra il segnale a una frequenza di campionamento inferiore. Tale implementazione elabora il segnale di input in più fasi. Un input rumoroso passa prima attraverso un decimatore FIR che riduce la frequenza di campionamento del segnale. Il segnale viene quindi filtrato da due filtri FIR a questa frequenza di campionamento inferiore. Un interpolatore FIR alla fine converte la frequenza di campionamento dell'output filtrato al valore originale.

Gaussian Noise block generates the noisy input signal followed by an FIR Decimation block, two Discrete FIR filters, an FIR Interpolation block, and a Spectrum Analyzer block.

Il blocco Spectrum Analyzer nel modello mostra lo spettro del segnale filtrato.

Spectrum of filtered signal.

Sistema a segnale misto

Fare clic sul template Mixed-Signal System per creare un modello base di convertitore A/D configurato con le impostazioni consigliate per DSP System Toolbox e per sistemi a segnale misto. Questo modello esegue la conversione A/D implementando un filtro analogico anti-alias seguito da un circuito di mantenimento dell’ordine zero. Il modello agisce come punto di partenza per la modellazione di sistemi a segnale misto in Simulink utilizzando DSP System Toolbox. Tutti i segnali a tempo discreto sono colorati in rosso per indicare la velocità di campionamento più rapida. I segnali a tempo continuo sono colorati in nero. Per ulteriori opzioni di tempo di campionamento, selezionare Information Overlays > Colors nella scheda Debug.

Snapshot of a mixed-signal model template. The Signal Generator block on left generates a continuous-time sinusoidal signal. On one branch of the model, the signal is delayed using a Transport Delay block. On the other branch of the model, the signal is filtered using an Analog Filter Design block. The output of the Analog Filter Design block is continuous-time and is fed into a Zero-Order hold block. The Zero-Order hold block makes the signal a discrete-time signal. The continuous-time signal and the discrete-time counterpart are fed into a scope. The discrete-time signal is also fed into a Spectrum Analyzer. Discrete sample time signals and blocks can be color-annotated to help visual inspection of diagrams. All discrete-time signals are colored, with red identifying the fastest sample rate. Continuous-time signals are black.

Il blocco Scope (Simulink) nel modello traccia il segnale a tempo continuo e il segnale a tempo discreto.

Scope output showing an overlay of continuous-time signal and discrete-time signal.

Il blocco Spectrum Analyzer mostra lo spettro del segnale a tempo discreto.

Spectrum Analyzer window showing discrete time signal spectrum output

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