III. Mạch lấy mẫu biến đổi nhịp
1. Đặc điểm của phần mềm MATLAB
Matlab là một công cụ phần mềm của MathWork , ban đầu nó đợc phát triển nhằm phục vụ chủ yếu cho việc mô tả các nghiêncứu kỹ thuật bằng toán học với những phần tử cơ bản là ma trận . Trong các lĩnh vực kỹ thuật chuyên ngành nh điện và điện tử , vật lý hạt nhân , điều khiển tự động, rôbôt công nghiệp , trong các ngành xử lý toán chuyên dụng nh thống kê - kế toán và ngay cả trong lĩnh vực nghiên cứu về gien sinh học hay khí hậu và thời tiết ... thờng gặp những dữ kiện rời rạc ( Discret
) ta có thể lu trữ dới dạng ma trận . Còn đối với dữ liệu liên tục nh âm thanh , hình ảnh , hoặc đơn giản nh các đại lợng vật lý tơng tự : Điện áp , dòng điện , tần số , áp suất , lu lợng ... phải đợc biến đổi thành các tín hiệu số ( Digital ) rồi mới tập hợp lai trong các file dữ liệu , quá trình đó có thể đợc sử lý bằng các hàm toán học của Matlab .
Hơn nữa , Matlab không chỉ cho phép đặt vấn đề tính toán mà còn có thể xử lý dữ liệu , biểu diễn đồ hoạ một cách mềm dẻo , đơn giản và chính xác . Trong không gian 2D cũng nh 3D , kể cả khả năng tạo hoạt cảnh cho những mô tả sinh động bởi các th viện chuẩn , các hàm có sẵn cho các ứng dụng đa dạng .. Không cần nhiều đến kiến thức về mày tính cũng nh kỹ thuật lập trình có tính xảo thuật, mà chỉ cần đến những hiểu biết cơ bản về lý thuyết số , toán ứng dụng và phơng pháp tính và khả năng lập trình thông dụng, ngời sử dụng Matlab nh một công cụ hữu hiệu cho lĩnh vực chuyên ngành của mình .
Matlab có thể hoạt động trên hầu hết các hệ máy tính ,từ máy tính cá nhân (PC) đến các máy tính lớn ( SC) , với các Version 3.5 trỏ về trớc, nó chạy trong môi trờng MS-DOS, các Version 4.0, 4.2, 5.1.2 chạy trong môi trờng Windows. Còn lại các Version Matlab khác cần đến môi trờng tơng tác Unix.
2. Phần mềm Simulink
Simulik là một phần mềm dùng để mô hình hoá, mô phỏng và phân tíchd một hệ thống tự động. Simulik cho phép mô tả hệ thống tuyến tính, hệ phi tuyến, các mô hình trong thời gian liên tục gián đoạn hay một hệ kết hợp cả liên tục và gián đoạn. Hệ thống cũng có thể có nhiều tốc độ khác nhau, có nghĩa là các phần mềm khác nhau lấy mẫu và cập nhật số liệu ở tốc độ khác nhau.
Để mô hình hoá Simulik cung cấp một giao diện đồ hoạ để xây dựng mô hình nh là một sơ đồ khối sử dụng thao tác "nhấn và kéo" chuột. Với giao diện này bạn có thể xây dựng mô hình nh xây dựng trên giấy . Đây là sự khác xa các phần mềm mô phỏng trớc nó mà ở đó ngời sử dụng phải đa vào các phơng trình vi phân và các phơng trình sai phân bằng một ngôn ngữ lập trình .
Việc lập trình trên Simulik sử dụng các đối tợng đồ hoạ gọi là Graphic Programming Unit . Nó đợc xây dựng trên cơ sở của các ngôn ngữ lập trình hớng đối tợng, tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho việc thay đổi các giá trị thuộc tính trong những khối thành phần. Loại hình lập trình này có xu thế đợc sử dụng nhiều trong kỹ thuật bởi u điểm lớn nhất của nó là tính trực quan , dễ viết và hình dung đối với những ngời lập trình không chuyên nghiệp cũng nh những ngời không muốn bỏ nhiều thời gian cho việc học thêm một ngôn ngữ lập trình mới .
Th viện của Simulik cũng bao gồm toàn bộ th viện các khối nh : khối nhận tín hiệu, các khối nguồn tín hiệu , các phần tử tuyến tính và phi tuyến , các đầu nối chuẩn . Dĩ nhiên là ngời sử dụng cũng có thể thay đổi hay tạo ra các khối riêng của mình . Các mô hình bài toán trong Simulik đợc xây dựng có thứ bậc hay còn gọi là
theo mô hình phân cấp , điều đó cho phép ngời sử dụng có thể xây dựng mô hình theo hớng từ dới lên hay từ trên xuống . Ngời sử dụng có thể quan sát hệ thống ở mức tổng quát , vừa có thể đạt đợc mức độ cụ thể bằng cách nháy kép vào từng khối xác định xem xét chi tiết mô hình của từng khối . Với cách xây dựng kiểu này , ngời sử dụng có thể hiểu đợc sâu sắc tổ chức của một mô hình và những tác động qua lại của các phần tử trong mô hình nh thế nào .
Sau khi tạo lập ra đợc một mô hình , ngời sử dụng có thể mô phỏng nó trong Simulik bằng cách nhập lệnh trong các của sổ lệnh của Matlab hay sử dụng các Menu có sẵn . Việc sử dụng các Menu đặc biệt thích hợp cho các công việc có sự tác động qua lại lẫn nhau , còn sử dụng dòng lệnh thờng hay đợc dùng khi chạy một loạt các mô phỏng . Hơn nữa ngời sử dụng có thể thay đổi thông số một cách trực tiếp và nhận biết đợc các ảnh hởng đến mô hình .
3- Thực hiện mô phỏng :
Để cho việc mô phỏng đợc đơn giản , ta sẽ thực hiện mô phỏng hệ thống khôi phục hoàn hảo hai kênh . Nh đã tìm hiểu ở trên , để mô phỏng đợc trớc tiên ta phải
xây dựng đợc các mạch lọc thông thấp H 0 , H1 ,F0 và F1sao cho nó thoả mãn các
điều kiện khôi phục hàon hảo.
Trớc tiên ta chọn mạch lọc số thông thấp H0 (z) cóđộ dài bằng 3 . Vì hệ thống có
hai kênh nên tần số cắt là : ωc = Π/ 2 . Thông qua việc tính toán ta tính đợc các hệ số
của mạch lọc thông thấp H0(z) là :
h0(0) = 0.31831 h0(1) = 0.5 ; h0(2) = 0.31813
Từ các hệ số của mạch lọc thông thấp H0 , ta dựa vào phép chuyển đổi thông
thấp − thông cao ta tính đợc các hệ số của mạch lọc thông cao H1 nh sau:
h1(0) = 0.156336 ; h1(1) = 0.202898 ; h1(2) = 0.5 h1(3) = 0.202898 ; h1(4) = 0.156336 Theo (3.2.7) ta có F0(z) = H1(-z) F1(z) = -H0(z) Vậy ta có : f0 (0) = h1(0) = 0.156336 f0 (1) = -h1(1) = -0.202898 f0 (2) = h1(2) = 0.5 f0 (3) = - h1(3) = -0.202898 f0 (4) = h1(4) = 0.156336 Và f1(0) = - h0(0) = -0.31831
f1(1) = h0(1) = 0.5 f1(2) = - h0(2) = -0.31831
Các bớc thực hiện để xây dựng hệ thống trên SIMULINK của MATLAP nh sau;
- Đánh lệnh " Simulik " từ cửa sổ lệnh Matlab để hiển thị cửa sổ th viện Simulik .
- Mở th viện các nguồn tín hiệu . Để mở một th viện ta nháy kép vào nó.
- Sau khi đã có các khối , ta xây dựng đợc hệ thống khôi phục hàon hảo hai
kênh nh hình 2 23 .Hình 2.2 3 2 là tín đầu vào bank lọcHình 2.2.3.3 là tín hiệu đầu ra bank lọc
- Để cho việc so sánh đợc dễ hơn thì hình 2.2.3.4 là sự kết hợp giữa tín hiệu
Hình : 2.2.3.2
Hình: 2.2.3.4
Nhận xét
Ta thấy tín hiệu giữa đầu vào và đầu ra của hệ thống khôi phục hoàn hảo giống nhau hoàn toàn về dạng xung . Tại đầu ra nó chỉ bị trễ và suy hao đi một khoảng. Tuy nhiên để cho việc khôi phục đợc chính xác hơn thì độ dài của các mạch lọc thông thấp và mạch lọc thông cao là N càng dài càng tốt . Nếu độ dài của các mạch lọc lớnnb thì việc xây dựng mô hình rất phức tạp, nên ở đây ta chỉ xét mô hình đơn giản.
Kết luận
Trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp em đã nhận đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong khoa Điện Tử Tàu Biển , cùng các thầy giáo trong bộ môn Điện Tử Viễn Thông . Đặc biệt là thầy giáo Lê Quốc Vợng đã hóng dẫn chỉ bảo tận tình cùng với sự nỗ lực của bản thân , em đã hoàn thành nhiệm vụ đợc giao theo đúng thời gian qui định. Tuy nhiên đây mới chỉ là lần tập dợt đầu tiên nên không thể tránh đợc sai sót. Vì vậykính mong các thầy giáo trong khoa Điện nói chung và các thầy giáo trong bộ môn Điện Tử Viễn Thông nói riêng đóng góp ý kiến, chỉ bảo những sai sót để cho luận văn của em đợc hoàn chỉnh hơn.
Sinh viên: Phạm Văn Phong
Tài liệu tham khảo :
1. Wavelet Basic By : YT.ChanRogal Military college of Canada .
2. Digital signal processor .
3. Xử lý tín hiệu và lọc số : Tập 1và 2 - Nguyễn Quốc Trung _ Nhà xuất bản Khoa
Học và Kỹ thuật-2001
4. Matlab & ứng dụng : Lê Tấn Hùng - Phạm Thị Ngọc Yừn - Nguyễn Hữu
Bình