Клиначёв Николай Васильевич

Использование быстрого преобразования Фурье
(БПФ или FFT) и функций окон в пакете VisSim

С первых версий программы VisSim наиболее используемый инструмент визуализации – график (plot) предоставлял возможность выполнить операцию БПФ для тех данных, которые оставались на графике после завершения моделирования. Наличие векторных переменных и матричных операций способствовало появлению блоков "fft", "ifft" и "psd" (Power Spectral Density) в версии пакета 4.5. Последний позволяет в динамическом режиме определять плотность спектра мощности сигнала. На рисунке демонстрируется работа этого блока и одновременно вы можете видеть эффект от применения функций окон (при анимации). Первому кадру соответствует прямоугольное окно (функция окна не применяется). Второй кадр демонстрирует эффект от окна Хэннинга (Hanning). Третий кадр – демонстрирует не применяемую функцию окна (было просто ее набрать, и назовем ее моим именем). Четвертый кадр – эффект от окна Бартлета (Bartlett).

БПФ и функции окон

Рис. Синтез сигнала (красный) осуществляется над верхним графиком. Блоки, расположенные слева от графиков обеспечивают вычисление плотности спектра мощности в динамическом режиме. Блоки в левой нижней части осуществляют синтез одной из четырех функций окон (огибающая). Вы можете нажать кнопку "Stop" браузера для прекращения анимации.

Исследуемый с помощью БПФ сигнал на демонстрируемом рисунке имеет две синусоидальные составляющие. Частоту первой (950 Гц) можно изменять при работе модели. Это вызовет смещение большего из двух пиков в спектре. Частота второй составляющей – 3333 Гц, а ее амплитуда меньше первой в 100 раз. Наглядно видно, что только при использовании именных функций окон появляется соответствующий пик в спектре.

15.04.2001