Для просмотра сигналов необходимо в рабочем окне GUI – программы SPTool:

– выделить имя сигнала;

– нажать кнопку View, в результате чего откроется окно SignalBrowser, содержащее имя сигнала, частоту дискретизации, график дискретного сигнала, представленный непрерывной кривой на временном интервале [0,NT]=[0,N/fд], где N – количество интервалов дискретизации на временном интервале наблюдения.

При визуализации сигналов имеется возможность масштабирования. На рис. 52 приведена осциллограмма сигнала из примера x=1*sin(w1*n)+1.5*sin(w2*n).

Рис. 52. ОкноGUI – программы SPTool(SignalBrowser)

Расчет и визуализация спектров входного и выходного сигналов

Для расчета и просмотра спектра сигнала в рабочем окне GUI – программы SPTool необходимо выполнить действия:

– в поле Signals выделить имя сигнала;

– в поле Spectra нажать кнопку Create (создать), появится окно Spectrum Viewer с именем спектра сигнала (имена спектров задаются автоматически и последовательно spect1,2,…);

– в окне SpectrumViewer необходимо указать метод расчета спектра – FFT, задать количество точек, по которым рассчитывается спектр Nfft – равное ближайшему 2n; нажать кнопку Apply.

Рис. 53. Окно GUI – программыSPTool (Spectrum Viewer)

В окне SpectrumViewer появится график амплитудного спектра (модуль ДПФ). Имеется возможность управления масштабом. На рис. 53 приведен спектр сигнала из примера x=1*sin(w1*n)+1.5*sin(w2*n).

Синтез цифрового фильтра

Поле Filters содержит четыре кнопки:

View – просмотр характеристик фильтра,

NewDesign – синтез нового фильтра,

EditDesign – изменение требований к фильтру и его синтез без изменения имени фильтра,

Apply – моделирование процедуры фильтрации сигнала, имя которого выделено в поле Signals, фильтром, имя которого выделено в поле Filters.

В поле Filters содержатся имена синтезированных ранее и сохраненных цифровых фильтров, если они отсутствуют, то активизирована только иконка New, в которой выполняются следующие действия:

Ввод исходных данных для синтезируемого ЦФ:

– частота дискретизации в Гц (Sampling frequency),

– вид фильтра и метод аппроксимации (Algorithm). Для синтеза нерекурсивных ЦФ может быть выбран один из следующих методов:

Equiripple FIR – оптимальной фильтрации Чебышева,

LeastSquares FIR – наименьших квадратов,

KaiserWindow FIR – окон Кайзера.

Рис. 54. Окно GUI – программыSPTool (Filter Designer)

При синтезе рекурсивных ЦФ используется метод билинейного преобразования со следующими типами аппроксимации:

Butterworth IIR – Баттерворта,

ChebyshevType 1IIR – Чебышева 1-го типа,

ChebyshevType 2 IIR – Чебышева 2-го типа,

Elliptic IIR – эллиптический (Золотарева – Кауэра).

На поле Response:

– тип избирательности фильтра:

lowpass – ФНЧ (в примере рис. 37 фильтр НЧ),

highpass – ФВЧ,

bandpass – полосовой фильтр (ПФ),

bandstop – режекторный фильтр (РФ).

Требования к характеристике ослабления (затухания):

в поле Frequency:

– частота дискретизации Fs в Гц (на рис. 37 Fs=2000),

– в полосе (в полосах) пропускания (Passband) граничная частота (частоты) Fpass в Гц

(на рис. 37 Fpass=600),

– в полосе (в полосах) задерживания (Stopband) граничная частота (частоты) Fstop в Гц

(на рис. 37 Fstop=700),

ослабление (затухание) в поле Magnitude в дБ:

в полосе пропускания максимально допустимое ослабление Apass в дБ

(на рис. 37 Apass =1),  

в полосе задерживания минимально допустимое ослабление Astop в дБ

(на рис. 37 Astop =40). 

Синтез ЦФ по введенным требованиям производится нажатием на иконку DesignFilter.

Для вывода данных о синтезированном ЦФ используются следующие элементы:

– графикАЧХ (вцентре – Frequency Response).

– порядок ЦФ (Order – на правом поле Measurements),

– действительное отклонение в полосах пропускания (Passband) и задерживания (Stopband),

– коэффициенты фильтра,

– имя синтезированного ЦФ в окне (Filter) задается автоматически (filt1, 2…).

– После синтеза ЦФ окно FilterDesigner закрывается (File/Close) и происходит переход в первое окно. Информация о синтезированном фильтре в виде массива записей хранится в файле filtN. Имя фильтра появляется в первом окне программы SPTool.