Interfaccia grafica SPTool di Matlab per

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1 Interfaccia grafica SPTool di Matlab per l analisi dei segnali nel dominio del discreto e della frequenza, e l elaborazione dei segnali con il dimensionamento di filtri Appunti a cura dell Ing. Marco Deidda Tutore del corso di Circuiti Digitali per elettrici e elettronici A. A. 2004/ 2005 e A. A. 2005/ 2006 Facoltà di Ingegneria dell Università degli Studi di Cagliari M. Deidda Circuiti Digitali 1

2 Signal Processing Toolbox SPTool SPTool è un'interfaccia grafica o GUI (grafical user interface) che permette tramite un ambiente interattivo l analisi e la manipolazione di: Segnali digitali Filtri Spettro di potenza M. Deidda Circuiti Digitali 2

3 L interfaccia grafica SPTool si apre quando si digita sptool come linea di comando. SPTool é una GUI (Graphical User Interface) che gestisce un insieme di altre 4 GUIs: Signal Browser Filter Designer FVTool and Spectrum Viewer. Queste GUIs consentono di utilizzare diversi segnali, filtri, e funzioni di analisi spettrale del toolbox Signal processing. Quando si digita sptool sulla linea di comando si apre la finestra grafica SPTool GUI. M. Deidda Circuiti Digitali 3

4 Signal Browser La GUI Signal Browser consente di visualizzare, misurare e analizzare l informazione relativa a uno o più segnali nel dominio del tempo Filter Designer La GUI Filter Designer permette di progettare ed compilare filtri FIR e IIR di diverse lunghezze e tipi con configurazioni standard (passa-basso, passa-alto, passa-banda, stop-banda, e multibanda). M. Deidda Circuiti Digitali 4

5 FVTool La GUI Filter Visualization Tool (fvtool) permette di visualizzare le caratteristiche di un filtro progettato o importato includendo la sua risposta di ampiezza, la sua risposta di fase, il ritardo di gruppo, il ritardo di fase, il grafico poli zeri, la risposta all impulso e la risposta al gradino. Spectrum Viewer La GUI Spectrum Viewer consente di analizzare i dati nel dominio della frequenza usando una varietà di metodi di stima della densità spettrale, ossia il metodo di Burg, il metodo della FFT, il metodo multitaper, il metodo degli autovettori MUSIC, il metodo di Welch, and il metodo autoregressivo di Yule-Walker. M. Deidda Circuiti Digitali 5

6 AVVIARE SPTool Digitare nel command window di Matlab sptool in questo modo si attiva la seguente finestra grafica: Come si osserva la GUI è divisa in tre settori rispettivamente: Signals Filters Spectra Ogni settore presenta delle elaborazioni di default. M. Deidda Circuiti Digitali 6

7 SPTool consente di introdurre gli oggetti di interesse (segnali, filtri, spettri) dal workspace di MATLAB attraverso il comando import presente nella finestra grafica. M. Deidda Circuiti Digitali 7

8 SIGNALS La sezione Signals consente di eseguire su un segnale le seguenti operazioni: Visualizzare Confrontare Misurare Effettuare uno zoom Riprodurre (tramite l hardware del pc) Stampare M. Deidda Circuiti Digitali 8

9 Selezionando nel browser signals view si accede alla maschera in figura nella quale si individuano: Una regione per analizzare il segnale comprensiva di indicatori per la misurazione e il confronto Un display per visualizzare l'intera lunghezza del segnale o la parte attualmente attiva. Una toolbar con le icone per l accesso rapido La figura è relativa al segnale di default mtlb. M. Deidda Circuiti Digitali 9

10 FILTERS Filters rappresenta un ambiente grafico per la progettazione di filtri digitali IIR e FIR basato sulle caratteristiche del filtro o su un diagramma poli-zeri. E possibile inoltre, per tale analisi, utilizzare il toolbox di Matlab fdatool. In particolare fdatool consente cliccando nel menu file, Generate M-file di generare il file.m associato al filtro progettato oppure, Export to Simulink model (se è stato installato Simulink), di esportare un blocco Simulink del filtro progettato e inserirlo in un nuovo o un esistente modello di Simulink. View visualizza un filtro esistente New crea un filtro Edit modifica un filtro selezionato Apply filtra il segnale selezionato nella sezione Signals M. Deidda Circuiti Digitali 10

11 La finestra permette di inserire le specifiche del filtro quali: Tipo (passa basso,passa banda..) Banda passante (frequenza di taglio, ripple) Banda proibita (frequenza di taglio, ripple) Frequenza di campionamento Il menù a tendina nella parte superiore destra consente di poter scegliere il tipo di filtro realizzare: FIR Equiripple Least square Window IIR Butterworth Chebyshev Type I & II Elliptic Pole/Zero IIR & FIR posizionando sul piano complesso poli e zeri M. Deidda Circuiti Digitali 11

12 Selezionando nel browser filters view si accede alla maschera in figura, che consente di visualizzare : Magnitude Phase Group Delay Zeros and Poles Impulse Response Step Response M. Deidda Circuiti Digitali 12

13 SPECTRA ectra consente uno studio delle componenti in frequenza del segnale tramite: terminazione, analisi, confronto della densità spettrale di potenza (PSD). Ciò avviene con: Utilizzo di differenti metodi di elaborazione (*) : Burg (pburg) Covariance (pcov) FFT (fft) Modified covariance (pmcov) MTM (multitaper method) (pmtm) MUSIC (pmusic) Welch (pwelch) Yule-Walker AR (pyulear) Modifica dei parametri spettrali come lunghezza della FFT, tipo di finestra,frequenza di campionamento Stampa * Tra parentesi è riportato il comando da digitare nel command window di Matlab M. Deidda Circuiti Digitali 13