Типичный набор действий, выполняемых с помощью программы SPTool, вклю­чает в себя следующие операции

Типичный набор действий, выполняемых с помощью программы SPTool, вклю­чает в себя следующие операции:

¾  загрузка сигнала;

¾  просмотр графика сигнала;

¾  спектральный анализ сигнала;

¾  расчет фильтра;

¾  фильтрация сигнала;

¾  сохранение результатов работы.

Далее кратко рассмотрим выполнение всех перечисленных процедур.

Загрузка сигнала

Для загрузки сигнала в меню File главного окна программы SPTool необходимо выбрать команду Import. Появится окно Import to SPTool, показанное на рис. Г.2.

Переключатель Source позволяет указать место хранения загружаемого сигна­ла — рабочую область MATLAB (From Workspace) или МАТ-файл (From Disk). Во втором случае становится доступным поле ввода MAT-file Name, в которое нужно ввести вручную или с помощью кнопки Browse имя нужного МАТ-файла.

В списке Workspace Contents перечислены переменные, имеющиеся в рабочей па­мяти MATLAB в данный момент. Если в качестве источника был выбран МАТ-файл, этот список будет называться File Contents и перечислять переменные, со­храненные в выбранном файле.

В раскрывающемся списке Import As выберите вариант Signal. Остальные два ва­рианта, Filter и Spectrum, позволяют импортировать описания фильтров и уже рассчитанных спектров для просмотра и анализа.

Выберите в списке переменную, содержащую отсчеты загружаемого сигнала, и щелкните на кнопке -->, расположенной рядом с полем ввода Data. Можно также вручную ввести в это поле идентификатор переменной.

В поле ввода Sampling Frequency по умолчанию находится значение 1. Его можно отредактировать вручную, а можно импортировать, введя идентификатор пере­менной или выбрав его в списке и щелкнув на нижней кнопке -->.

. Наконец, в поле ввода Name можно отредактировать имя, под которым данный сигнал будет фигурировать в программе SPTool. Сделав это, щелкните на кноп­ке ОК. Импортированный сигнал появится в списке Signals основного окна про­граммы (см. рис. Г.1).

Просмотр графика сигнала

Для просмотра графика сигнала выберите его в списке Signals (см. рис. Г.1) и щелкните на кнопке View, расположенной под этим списком. ТГоявится окно Sig­nal Browser, показанное на рис. Г. З.

В данном окне выводятся два графика. Нижний, с надписью Panner, показывает, панораму всего - сигнала. Верхний график первоначально тоже отображает весь сигнал, но масштаб отображения можно увеличить, и тогда верхний график бу­дет показывать лишь фрагмент сигнала, а положение этого фрагмента на общей панораме демонстрируется с помощью прямоугольника на нижнем графике. Этот прямоугольник можно перетаскивать мышью, меняя тем самым участок обзора.

Кнопки панели инструментов окна Signal Browser позволяют распечатывать гра­фик сигнала, воспроизводить сигнал с помощью звуковой карты компьютера, управлять масштабом отображения, выбирать нужный канал в случае многока­нального сигнала и задавать нужный режим отображения" маркеров.

На график можно нанести два маркера, позволяющие производить над сигналом количественные измерения. Маркеры перетаскиваются с помощью мыши, а ин­формация о помеченных ими отсчетах сигнала выводится в нижней части окна. Можно экспортировать эту информацию в рабочую область памяти MATLAB в виде структуры — для этого служит команда Export меню Markers.

Спектральный анализ сигнала

Для анализа спектра сигнала, загруженного в программу SPTool, выберите нуж­ный сигнал в списке Signals главного окна программы (см. рис. Г.1) и щелкните на кнопке Create, расположенной под списком Spectra. Появится окно Spectrum Viewer, показанное на рис. Г.4.

В левой части окна выбирается метод спектрального анализа и настраиваются его параметры. За более подробной информацией о сущности различных мето­дов и имеющихся у них параметрах обратитесь к материалу главы 5.

Раскрывающийся список, в котором первоначально выведена строка Inherit from, позволяет скопировать полный набор настроек анализатора спектра из другого расчета, представленного в списке Spectra основного окна программы.

Произведя настройку параметров анализа, щелкните на кнопке Apply. Будет рас­считана оценка спектра сигнала и выведен соответствующий график. Кнопки панели инструментов позвбляют выполнять те же операции, что были перечисле­ны выше применительно к просмотру графиков сигналов. При просмотре спек­тра также возможно использование маркеров.

Расчет фильтра

Для расчета дискретного фильтра щелкните на кнопке New Design, расположен­ной под списком Filters в главном окне программы SPTool (см. рис. Г.1). Можно также изменить параметры уже рассчитанного фильтра, выбрав его в списке Filters и щелкнув на кнопке Edit Design. В любом из перечисленных случаев по­явится окно Filter Designer, показанное на рис. Г.5.

В раскрывающемся списке Algorithm выбирается метод расчета, а в разделе Spe­cifications задаются параметры синтезируемого фильтра. За более подробной ин­формацией о методах синтеза дискретных фильтров обратитесь к материалу гла­вы 6.

Выбрав метод расчета и задав параметры фильтра, щелкните на кнопке Apply для выполнения синтеза. В центре окна будет выведен график АЧХ получившегося фильтра, а в разделе Measurements показаны его параметры.

Кнопки панели инструментов позволяют управлять масштабом отображения графика. Кроме того, можно вывести график АЧХ в полосе пропускания круп­ным планом, а также наложить на АЧХ график одного из спектров, перечислен­ных в списке Spectra основного окна программы.

Возможности программы SPTool по синтезу фильтров существенно ограничены по сравнению с программой FDATool, описанной в главе 6. Единственная воз­можность, имеющаяся в SPTool и отсутствующая в FDATool, — это прямое ре­дактирование расположения нулей и полюсов фильтра. Для такого редактирова­ния выберите в списке Algorithm последнюю строку — Pole/Zero Editor. Окно Filter Designer примет вид, показанный на рис. Г.6.

В этом режиме редактирования фильтра можно перемещать нули и полюсы мы­шью, добавлять и удалять их, автоматически формировать из них комплексно-сопряженные пары.

ЗАМЕЧАНИЕ------------------------------------------------------

Поскольку в окне Filter Designer при редактировании нулей и полюсов не выводится гра­фик АЧХ фильтра, при использовании данного режима следует одновременно с окном. Filter Designer открыть и рассматриваемое далее окно Filter Viewer. При редактировании фильтра в окне Filter Designer его характеристики, отображаемые в окне Filter Viewer, бу­дут синхронно обновляться. Вообще окна программы SPTool не являются модальными, то есть можно открыть любое их количество и свободно переключаться между ними.

Просмотр характеристик фильтра

Для просмотра характеристик фильтра, загруженного в программу SPTool, вы­берите его в списке Filters основного окна программы (см. рис. Г.1) и щелкните

на кнопке View, расположенной под этим списком.

В левой части окна Filter Viewer расположена группа флажков Plots для выбора состава отображаемых графиков. В разделе Frequency Axis можно выбрать час­тотный диапазон для просмотра характеристик и задать тип шкалы частот — ли­нейный или логарифмический.

Кнопки панели инструментов позволяют управлять режимом отображения и вы­водом маркеров для текущего графика, оси которого выделяются красным цве­том. Информация о маркерах, как обычно, выводится в нижней части окна.

Фильтрация сигнала

Для пропускания сигнала через фильтр необходимо выбрать сигнал и фильтр соответственно в списках Signals и Filters основного окна программы (см. рис. Г.1), а затем щелкнуть на кнопке Apply, расположенной под списком Filters. Появится окно Apply Filter, показанное на рис. Г.8.

Единственным доступным полем ввода в этом окне является поле Output Signal, в котором нужно задать имя для выходного сигнала. В раскрывающемся списке Algorithm можно выбрать функцию MATLAB для осуществления фильтрации — filter, filtfilt или fftfilt (см. главу 4). Выполнив эти действия, щелкните на кнопке ОК. Будет рассчитан выходной сигнал, который появится под указанным именем в списке Signals основного окна программы.

Просмотреть график выходного сигнала и выполнить анализ его спектра можно описанными ранее способами. Для одновременного просмотра графиков входно­го и выходного сигналов нужно выбрать их оба в списке Signals основного окна программы (для этого при щелчке на выбираемом сигнале необходимо, как это принято в Windows, нажать клавишу Ctrl) и щелкнуть на кнопке View. В открыв­шемся окне Signal Browser будут показаны графики обоих выбранных сигналов (рис. Г.9).

ЗАМЕЧАНИЕ--------------------------------------------------------

Аналогичным образом можно просматривать несколько спектров или характеристики не­скольких фильтров одновременно.

Сохранение результатов работы

Сеанс работы с программой SPTool можно сохранить с помощью команды Save Session или Save Session As из меню File основного окна программы. Файлы сеан­сов имеют расширение spt. Загрузить сохраненный сеанс можно командой Open Session того же меню File.

Кроме того, можно экспортировать сигналы, фильтры и спектры в виде структур данных. Для этого используется команда Export из меню File основного окна про­граммы SPTool. После выбора данной команды появится окно Export from SPTool, показанное на рис. Г. 10.

В списке, занимающем левую часть этого окна, необходимо выбрать экспорти­руемые объекты. Щелчок на кнопке Export to Workspace произведет экспорт соот­ветствующих структур данных в рабочую область памяти MATLAB, а для их за­писи в МАТ-файл необходимо воспользоваться кнопкой Export to Disk.

Информацию о составе экспортируемых структур данных можно получить из справочной системы пакета Signal Processing.