Фильтрация средствами Express VI Filter

В данном задании предлагается ознакомиться с фильтрами и параметрами их настройки. Для выполнения задания следует открыть модель, созданную в задании 1 (простейший анализатор спектра).

Рис.3.1. Блок Filter и его настройки.

Для фильтрации будут использоваться простейшие блоки LabVIEW из палитры Express. В данном задании потребуется несколько блоков Filter. Найти их можно по пути ExpressSignal AnalysisFilter, либо с помощью кнопки Search (рис 3.1.).

Конечный набор фильтров будет состоять из 3 блоков Filter, которые будут соответствовать НЧ-фильтру, ВЧ-фильтру и ПП-фильтру (фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и полосно-пропускающий фильтр соответственно). Чтобы поменять тип фильтра необходимо в настройках изменить параметр Filtering Type. Для НЧ-фильтра параметр Filtering Type ставится Lowpass, для ВЧ-филтра - Highpass, а для ПП-фильтра - Bandpass. После указания типа фильтра необходимо указать его полосы пропускания. В данном примере зададим следующие значения: для НЧ-фильтра Cutoff Frequency(Hz)=100, для ВЧ-фильтра Cutoff Frequency(Hz)=400, для ПП-фильтра параметры Low Cutoff Frequency(Hz)=200, High Cutoff Frequency(Hz)=300. Помимо вышеуказанных настроек также можно изменить топологию фильтра (Topology) и его порядок (Order). Чем выше порядок фильтра, тем меньше неравномерность АЧХ и тем больше фильтр похож на идеальный. В разделе View Mode можно получить предварительную информацию о фильтре:

Signals-отображается сигнал на выходе при заданном сигнале на входе.

Show as spectrum-отображается спектр выходного сигнала при заданном спектре входного.

Transfer function- отображаются АЧХ и ФЧХ фильтра (рис 3.3.)

Рис.3.2. Раздел View Mode.

Ниже отображены АЧХ фильтра Чебышева 2го и 5го порядка.

Рис.3.3. АЧХ фильтров разных порядков.

После ознакомления с параметрами фильтров и их соответствующей настройки перейдем к созданию модели. В ходе выполнения задания будем использовать гармонический сигнал. Соединим каждый из этих фильтров с выходом Simulation signal. А затем, кликнув правой кнопкой мыши на выходе любого из фильтров, создаем блок Merge Signals из палитры Signal Manipulation Palette (Right clickSignal Manipulation PaletteMerge Signals). Добавим в модель анализатор спектра и осциллограф, на котором спектр будет отображаться. Также добавим осциллограф для отображения нефильтрованного сигнала. Соединим выход Merge Signals с анализатором спектра Spectral Measurements, а анализатор спектра - с осциллографом. На лицевой панели добавим элементы управления, которые будут регулировать амплитуду и частоту входного сигнала (ExpressNumeric ControlsVertical Fill Slide). Назовем их Amplitude и Frequency и подключим к соответствующим входам генератора сигнала. Настроим их так, чтобы максимальная частота сигнала равнялась 500 Гц, а его максимальная амплитуда - 10.

Данные регуляторы очень удобны, но у них есть один существенный недостаток - сложность установления точной величины амплитуды или частоты. Если необходимо знать точное значение, которое установлено на регуляторе, можно поступить следующим образом: добавить на лицевой панели индикатор (ExpressNumeric IndicatorsNumeric Indicator), а затем подать на эти индикаторы значения с управляющих элементов (соединить проводами на лицевой панели).

После завершения упражнения полученные блок-диаграмма и лицевая панель будут иметь вид, представленный на рисунках 3.4. и 3.5.

Рис.3.4.Блок-диаграмма.

Рис.3.5. Лицевая панель.

Теперь, если запустить модель и менять частоту сигнала, можно будет увидеть, какие частоты и через какой фильтр проходят. Чтобы корректно отображались спектры сигналов необходимо для осциллографа зафиксировать масштаб по оси Y. Для этого следует правой кнопкой мыши щелкнуть по осциллографу Result и во вкладе Scale для параметра Amplitude (Y-axis) убрать галочку с Autoscale и задать параметр Maximum равным 10. При этом при необходимости можно посчитать ослабление сигнала, которое происходит на каждом из фильтров.

Задание

Откройте модель, созданную в задании 2.

• Дополните её фильтром, поставив его непосредственно перед анализатором спектра.

• Зафиксируйте частоту ВЧ сигнала и частоту информационного сообщения.

• Изменяя настройки фильтра (меняя тип фильтра, частоты, топологию и порядок) добейтесь того, чтобы в спектре выходного сигнала отсутствовала

• нижняя боковая гармоника

• гармоника на центральной частоте

• верхняя боковая гармоника

• Сложные VI в LabView.

Ни одну серьезную модель в LabVIEW нельзя собрать без использования сложных VI. Такой VI представляет собой уже готовый виртуальный прибор, но используемый в качестве блока модели, на входы которого подаются определенные переменные, заданные с помощью простейших блоков LabVIEW.

Возьмем, к примеру, блок MT Generate Bits из палитры Digital Modulation. Данный блок необходим для генерации псевдослучайной последовательности. Во многих моделях для генерации потока битов используется именно этот блок.

Рис.3.6. Блок MT Generate Bits.

Если его перенести в модель, а затем на нем дважды кликнуть левой кнопкой мыши, то откроется его лицевая панель (см. рис 3.7.).

Рис.3.7. Лицевая панель блока MT Generate Bits.

Создадим элемент управления для входа total bits (подадим константу на этот вход). Появится блок с переменной, доступной для редактирования. Сейчас она по умолчанию равна 128. Теперь нам также потребуется создать константу для входа PN Sequence order, который определяет порядок псевдослучайной последовательности. При этом, если порядок псевдослучайной последовательности равен, то псевдопоследовательность периодична и имеет период равный. Выставим значение N равным, например, 5. Теперь создадим Indicator на выходе нашего блока (выход output bit stream). Запустим модель.

Рис.3.8.ЛП и БД модели.

Меняя порядок псевдослучайной последовательности, мы будем получать разные последовательности на выходе генератора. После краткого ознакомления со сложными VI можно приступать к созданию более сложных моделей, которые включают, в частности, и блок, описанный выше.