在Simulink中估计功率谱- MATLAB & Simul万博1manbetxink - 万博1manbetx,s manbetx 845,万博尤文图斯

估算中功率谱万博1manbetx

时域信号的功率谱(PS)是基于有限数据集的信号中包含的功率在频率上的分布。信号的频域表示通常比时域表示更容易分析。许多信号处理应用，如噪声消除和系统识别，都是基于信号的特定频率修改。功率谱估计的目的是从一个序列的时间样本中估计信号的功率谱。根据对信号的了解，估计技术可以包括参数或非参数方法，并可以基于时域或频域分析。例如，一种常见的参数技术包括将观测值拟合到自回归模型中。一种常见的非参数技术是周期图。采用傅立叶变换方法进行功率谱估计，如韦尔奇法和滤波器组法。对于长度相对较小的信号，滤波器组方法产生的频谱估计具有更高的分辨率，更准确的噪声底噪声，峰值比Welch方法更精确，且频谱泄漏低或没有。这些优势是以增加的计算量和较慢的跟踪速度为代价的。 For more details on these methods, see光谱分析．您还可以使用其他技术，如最大熵法。

在仿真万博1manbetx软件^®，您可以执行实时频谱分析的动态信号使用频谱分析仪块。您可以在频谱分析仪中查看频谱数据。为了获得用于进一步处理的最后光谱数据，创建一个SpectrumAnalyzerConfiguration对象，并运行getSpectrumData函数。或者，你可以用谱估计块的dspspect3库来计算功率谱，并且数组的阴谋块来查看光谱。

用频谱分析仪估算功率谱

通过“功率谱”，可以查看信号的功率谱频谱分析仪块。PS是实时计算的，并随输入信号的变化和器件特性的变化而变化频谱分析仪块。你可以改变输入信号的动态，并实时观察这些变化对信号频谱的影响。

该模型ex_psd_sa输入一个有噪声的正弦波信号频谱分析仪块。正弦波信号是两个正弦波的和:一个频率为5000赫兹，另一个频率为10000赫兹。输入处的噪声为高斯分布，均值为零，标准差为0.01。

打开并检查模型

要打开模型，输入ex_psd_sa在MATLAB^®命令提示符。

下面是模型中块的设置。

块	参数的变化	积木的用途
正弦波1	频率到5000年样品时间到1/44100 样品每帧到1024年	频率为5000hz的正弦信号
正弦波2	频率到10000年相抵消(rad)到10 样品时间到1/44100 样品每帧到1024年	频率为10000hz的正弦信号
随机源	源类型来`高斯` 方差1的军医样品时间到1/44100 样品每帧到1024年	随机源块生成具有通过块对话框指定属性的随机噪声信号
添加	符号列表来`+++`．	添加块给输入信号增加随机噪声
频谱分析仪	单击光谱设置图标．右边出现一个窗格。在主要选项窗格中,在类型中,选择`权力`．下方法中,选择`滤波器组`．在跟踪选项窗格中,清除双边频谱复选框。这只显示了光谱的实半部分。如果需要，选择Max-hold跟踪和Min-hold跟踪复选框。单击配置属性图标并设置Y-limits(最小)作为`－100`和Y-limits(最大)作为`40`．	频谱分析仪块显示信号的功率谱密度

播放模式。打开频谱分析仪块来查看正弦波信号的功率谱。有两个频率为5000赫兹和10000赫兹的音调，它们对应于输入端的两个频率。

RBW时，分辨率带宽是频谱分析仪能分辨的最小频率带宽。默认情况下,RBW(赫兹)被设置为汽车．在汽车RBW是频率跨度与1024的比值。在双边谱中，这个值是F_年代/ 1024但从单方面的角度来看，事实的确如此(F_年代/ 2) / 1024．频谱分析仪ex_psd_sa配置为显示单侧频谱。因此，RBW是(44100/2)/1024或21.53 Hz。

利用这个RBW的值，计算一次光谱更新所使用的输入样本的数量由N_样品= Fs / RBW，即44100/21.53或2048。

在此模式下计算的RBW具有良好的频率分辨率。

为了区分显示器上的两个频率，两个频率之间的距离必须至少为RBW。在本例中，两个峰值之间的距离为5000hz，大于RBW。因此，你可以清楚地看到山峰。将第二个正弦波的频率从10000hz改为5015hz。这两个频率之间的差值小于RBW．

放大后，你可以看到峰值是无法区分的。

要提高频率分辨率，就要降低频率RBW为1hz，并运行模拟。

在放大时，两个相隔15赫兹的峰值现在可以区分了

当频率分辨率增大时，时间分辨率减小。要在频率分辨率和时间分辨率之间保持良好的平衡，就要改变频率分辨率RBW(赫兹)来汽车．

改变输入信号

当在仿真过程中改变输入信号的动态时，信号的功率谱也会实时发生变化。在模拟运行时，更改频率的正弦波1块8000并点击应用．频谱分析仪输出的第二个音调移到8000 Hz，你可以实时看到变化。

更改频谱分析仪设置

中更改设置时频谱分析仪块，可以实时看到对光谱数据的影响。

模型运行时，在跟踪的选项窗格频谱分析仪块,改变规模来日志．PS现在以对数规模显示。

有关如何频谱分析仪设置会影响功率谱数据，请参阅“算法”部分频谱分析仪块引用页面。

转换单位之间的功率

频谱分析仪提供三个单位来指定功率谱密度:瓦特/赫兹，dBm /赫兹,瓦分贝/赫兹．对应的功率单位为美国瓦茨，dBm,瓦分贝．对于电气工程应用，您也可以查看信号的RMS在Vrms或伏特分贝．缺省情况下，spectrum类型为权力在dBm．

将瓦特功率转换为dBW和dBm

权力瓦分贝是由:

$P_{d B W} ＝ 10 日志 10 （ p o w e r 我 n w 一个 t t / 1 w 一个 t t)$

权力dBm是由:

$P_{d B 米} ＝ 10 日志 10 （ p o w e r 我 n w 一个 t t / 1 米我 l l 我 w 一个 t t)$

对于振幅为1v的正弦波信号，其单侧频谱的功率为美国瓦茨是由:

$\begin{array}{l} P_{W 一个 t t 年代} ＝ {一个}^{2} / 2 \\ P_{W 一个 t t 年代} ＝ 1 / 2 \end{array}$

在这个例子中，这个功率等于0.5 W。对应的dBm功率为:

$\begin{array}{l} P_{d B 米} ＝ 10 日志 10 （ p o w e r 我 n w 一个 t t / 1 米我 l l 我 w 一个 t t) \\ P_{d B 米} ＝ 10 日志 10 （ 0．5 / 10^{- 3.}) \end{array}$

这里的功率等于26.9897 dBm。要用峰值查找器确认此值，请单击工具>测量>峰仪．

对于白噪声信号，所有频率的频谱都是平坦的。本例中的频谱分析仪在[0 Fs/2]范围内显示单侧频谱。对于方差为1e-4的白噪声信号，单位带宽功率(P_{unitbandwidth})是1的军医。白噪声的总功率美国瓦茨在整个频率范围内为:

$\begin{array}{l} P_{w h 我 t e n o 我年代 e} ＝ P_{u n 我 t b 一个 n d w 我 d t h} ＊ n u 米 b e r o f f r e 问 u e n c y b 我 n 年代， \\ P_{w h 我 t e n o 我年代 e} ＝（ 10^{- 4}) ＊（ \frac{F 年代 / 2}{R B W}) ， \\ P_{w h 我 t e n o 我年代 e} ＝（ 10^{- 4}) ＊（ \frac{22050}{21.53}) \end{array}$

频率箱的数量是总带宽与RBW的比值。对于单侧频谱，总带宽是采样率的一半。本例中RBW为21.53 Hz。有了这些值，白噪声的总功率就进来了美国瓦茨0.1024 W。在dBm中，白噪声的功率可以用10 * log10 (0.1024/10 ^ 3)，等于20.103 dBm。

将功率转换为dBFS

如果将光谱单位设置为dBFS并设置满量程(FullScaleSource)汽车,权力dBFS计算为:

$P_{d B F 年代} ＝ 20. \cdot {日志}_{10} （ \sqrt{P_{w 一个 t t 年代}} / F u l l ＿年代 c 一个 l e)$

地点:

P_美国瓦茨功率的单位是瓦吗
对于双精度和浮点数信号，Full_Scale为输入信号的最大值。
对于定点或整数信号，Full_Scale是可表示的最大值。

如果您指定一个手动满量程(集FullScaleSource来财产),在dBFS是由:

$P_{F 年代} ＝ 20. \cdot {日志}_{10} （ \sqrt{P_{w 一个 t t 年代}} / F 年代)$

在哪里FS表格中是否规定了全部比例系数全尺度的财产。

对于振幅为1v的正弦波信号，其单侧频谱的功率为美国瓦茨是由:

$\begin{array}{l} P_{W 一个 t t 年代} ＝ {一个}^{2} / 2 \\ P_{W 一个 t t 年代} ＝ 1 / 2 \end{array}$

在这个例子中，这个功率等于0.5 W，正弦波的最大输入信号是1v。dBFS中相应的幂为:

$P_{F 年代} ＝ 20. \cdot {日志}_{10} （ \sqrt{1 / 2} / 1)$

这里，幂等于-3.0103。要在频谱分析仪中确认此值，请运行以下命令:

Fs = 1000;%采样频率sinef = dsp.SineWave('SampleRate'，Fs，'SamplesPerFrame'，100);范围= dsp.SpectrumAnalyzer(“SampleRate”,Fs,…'SpectrumUnits'，'dBFS'，'PlotAsTwoSidedSpectrum'，false) %% for ii = 1:10万xsin = sinef();范围(xsine)结束

然后,单击工具>测量>峰仪．

将dBm中的Power转换为vrm中的RMS

权力dBm是由:

$P_{d B 米} ＝ 10 日志 10 （ p o w e r 我 n w 一个 t t / 1 米我 l l 我 w 一个 t t)$

电压的有效值是:

$V_{r 米年代} ＝ 10^{P_{d B 米} / 20.} \sqrt{10^{- 3.}}$

从前面的例子，P_dBm= 26.9897 dBm。V_rms是计算

$V_{r 米年代} ＝ 10^{26.9897 / 20.} \sqrt{０．００１}$

等于0.7071。

确认此值:

改变类型来RMS．
点击打开峰值查找器工具>测量>峰仪．

估计功率谱使用谱估计块

或者，您可以使用谱估计块的dspspect3图书馆。您可以获得频谱估计器的输出，并存储数据以作进一步处理。

取代频谱分析仪块在ex_psd_sa与谱估计块，后跟数组的阴谋块。要查看模型，输入ex_psd_estimatorblock在MATLAB命令提示符中。此外，要在MATLAB中访问谱估计数据，需要连接到工作空间(万博1manbetx模型)块的输出谱估计块。的设置更改如下谱估计块和数组的阴谋块。

块参数的变化积木的用途

块	参数的变化	积木的用途
谱估计	频率分辨率的方法来`频带数`．频率范围来`片面的`．	用滤波器组方法计算输入信号的功率谱。
数组的阴谋	点击视图和选择`风格`．在样式窗口中，选择情节类型作为`楼梯`．选择`配置属性`．在“配置属性”窗口中，在主要选项卡,设置样本增量作为`44.1/1024`．在显示选项卡中,改变X-label来`频率(赫兹)`，Y-label来`权力(dBm)`．有关详细信息，请参见“转换”一节`x`-axis表示频率'。此外,设置Y-limits(最小)来`－100`和Y-limits(最大)来`40`．	显示功率谱数据。

谱估计

频率分辨率的方法来频带数．
频率范围来片面的．

用滤波器组方法计算输入信号的功率谱。

数组的阴谋

点击视图和

选择风格．在样式窗口中，选择情节类型作为楼梯．
选择配置属性．在“配置属性”窗口中，在主要选项卡,设置样本增量作为44.1/1024．在显示选项卡中,改变X-label来频率(赫兹)，Y-label来权力(dBm)．有关详细信息，请参见“转换”一节x-axis表示频率'。此外,设置Y-limits(最小)来－100和Y-limits(最大)来40．