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Simulink-Umgebung für Signalverarbeitungsmodelle konfigurieren

Über Simulink-Modellvorlagen für DSP

Mit den Simulink®-Modellvorlagen für DSP können Sie automatisch die Simulink-Umgebung mit den empfohlenen Einstellungen für die Modellierung der digitalen Signalverarbeitung konfigurieren. Simulink-Modellvorlagen für DSP ermöglichen die Wiederverwendung von Einstellungen, wie zum Beispiel der Konfigurationsparameter. Sie können aus Vorlagen Modelle erstellen, die bewährte Praktiken verwenden und vorherige Lösungen zu allgemeinen Problemen nutzen. Wählen Sie anstelle des leeren Standard-Arbeitsbereichs eines neuen Modells ein Vorlagenmodell als Ausgangspunkt aus.

Weitere Informationen zu Simulink-Modellvorlagen finden Sie unter Create Template from Model (Simulink).

Modell mithilfe der Simulink-Modellvorlage für die DSP System Toolbox erstellen

So können Sie ein neues leeres Modell erstellen und den Bibliotheksbrowser öffnen:

  1. Klicken Sie auf der Registerkarte MATLAB® Home im Abschnitt File auf New > Simulink Model. Die Simulink-Startseite wird mit den integrierten Simulink-Modellvorlagen geöffnet.

  2. Klicken Sie unter DSP System Toolbox auf eine der Vorlagen, um ein Modell zu erstellen, dessen Einstellungen für die Verwendung mit der DSP System Toolbox™ geeignet sind. Ein neues Modell, das die Einstellungen und Inhalte der Vorlage verwendet, wird im Simulink-Editor angezeigt. Solange Sie dieses Modell noch nicht gespeichert haben, befindet es sich nur im Hauptspeicher.

  3. Um auf den Bibliotheksbrowser zuzugreifen, klicken Sie auf Library Browser auf der Modell-Symbolleiste.

    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.

Simulink-Modellvorlagen für DSP

Wenn Sie ein Modell durch Auswahl der Simulink-Modellvorlagen für DSP erstellen, wird dieses Modell so konfiguriert, dass die empfohlenen Einstellungen für die DSP System Toolbox verwendet werden. In der folgenden Tabelle sind einige dieser Einstellungen aufgeführt.

KonfigurationsparameterEinstellung
SingleTaskRateTransMsgerror
multiTaskRateTransMsgerror
Solverfixedstepdiscrete
EnableMultiTaskingOff
StartTime0.0
StopTimeinf
FixedStepauto
SaveTimeoff
SaveOutputoff
AlgebraicLoopMsgerror
SignalLoggingoff
FrameProcessingCompatibilityMsgerror

Die folgenden Simulink-Modellvorlagen sind in der DSP System Toolbox enthalten:

Basic Filter (Basisfilter)

Klicken Sie auf Basic Filter, um ein Basismodell für die Filterung mit den empfohlenen Einstellungen für die DSP System Toolbox zu erstellen.

Dieses Modell implementiert einen Tiefpassfilter und ermöglicht Ihnen, das gefilterte Signal mit dem ursprünglichen Signal zu vergleichen. Dieses Modell fungiert als Ausgangspunkt für die Modellierung von Filterungsalgorithmen in Simulink unter Verwendung der 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'.

Dies ist die Spectrum Analyzer-Ausgabe mit dem ursprünglichen Signal und dem gefilterten Signal. Das Eingangssignal enthält Töne bei 1 kHz und 15 kHz. Der 1-kHz-Ton wird in die gefilterte Ausgabe durchgelassen, während der 15-kHz-Ton gedämpft wird.

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

Tunable FIR and IIR Filters (Abstimmbare FIR- und IIR-Filter)

Mithilfe der Vorlage Tunable FIR and IIR Filters können Sie FIR- und IIR-Filter mit abstimmbaren Filterspezifikationen entwerfen und implementieren.

Das folgende Modell veranschaulicht, wie Sie FIR- und IIR-Filter mithilfe der Entwurfsblöcke Tunable Lowpass FIR Filter und Tunable Lowpass IIR Filter entwerfen können. Sie können die Grenzfrequenz mithilfe des Blocks Knob (Simulink) abstimmen. Die Größenantwort der entworfenen Filter variiert, während Sie die Grenzfrequenz des Filters während der Simulation abstimmen. Visualisieren Sie die Größenantwort der entworfenen Filter mithilfe des Blocks Filter Visualizer. Genau wie bei der Modellvorlage „Basic Filter“ ist auch hier die Eingabe ein verrauschtes sinusförmiges Signal mit Tönen bei 1 kHz und 15 kHz.

Die Blöcke Discrete FIR Filter (Simulink) und Second-Order Section Filter implementieren einen Tiefpass-FIR-Filter und einen Hochpass-IIR-Filter mithilfe der Koeffizienten aus den Entwurfsblöcken.

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.

Die Filter Visualizer-Ausgabe stellt die variierende Größenantwort des FIR-Filters und des IIR-Filters dar, während die Spectrum Analyzer-Ausgabe die Spektren der ursprünglichen und der gefilterten Signale darstellt. In der Spectrum Analyzer-Ausgabe werden beide Töne gedämpft. Der 1-kHz-Ton wird vom IIR-Filter gedämpft, der 15-kHz-Ton wird vom FIR-Filter gedämpft.

Interpolated FIR Filter (Interpolierter FIR-Filter)

Die Vorlage Interpolated FIR Filter ist eine effiziente Alternative zu einem einstufigen FIR-Filter hoher Ordnung, da sie das Signal mit einer geringeren Abtastrate filtert. Diese Implementierung verarbeitet das Eingangssignal in mehreren Stufen. Eine verrauschtes Eingangssignal durchläuft zunächst einen FIR-Dezimator, der die Abtastrate des Signals verringert. Anschließend wird das Signal von zwei FIR-Filtern mit dieser geringeren Abtastrate gefiltert. Ein FIR-Interpolator konvertiert am Ende die Abtastrate der gefilterten Ausgabe wieder in ihren ursprünglichen Wert.

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.

Der Spectrum Analyzer-Block im Modell stellt das Spektrum des gefilterten Signals dar.

Spectrum of filtered signal.

Mixed-Signal System (Mixed-Signal-System)

Klicken Sie auf Mixed-Signal System, um das Basismodell für einen A/D-Wandler mit den empfohlenen Einstellungen für die DSP System Toolbox und Mixed-Signal-Systeme zu erstellen. Dieses Modell führt eine A/D-Umsetzung durch, indem ein analoger Anti-Aliasing-Filter und direkt dahinter ein Halteglied nullter Ordnung implementiert werden. Dieses Modell fungiert als Ausgangspunkt für die Modellierung von Mixed-Signal-Systemen in Simulink unter Verwendung der DSP System Toolbox. Alle zeitdiskreten Signale werden in Rot dargestellt, um die schnellste Abtastrate anzugeben. Die zeitkontinuierlichen Signale werden in Schwarz dargestellt. Zusätzliche Optionen für die Abtastzeit finden Sie, indem Sie auf der Registerkarte Debug auf Information Overlays > Colors klicken.

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.

Der Block Scope (Simulink) im Modell plottet das zeitkontinuierliche Signal und das zeitdiskrete Signal.

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

Der Block Spectrum Analyzer stellt das Spektrum des zeitdiskreten Signals dar.

Spectrum Analyzer window showing discrete time signal spectrum output

Siehe auch