28.11.2013 Формирование произвольных сигналов с помощью Waveform
Korogodin (обсуждение | вклад) |
Korogodin (обсуждение | вклад) |
||
Строка 130: | Строка 130: | ||
Выход I генератора (заодно узнали, что выход I с чертой - инвертированный I): | Выход I генератора (заодно узнали, что выход I с чертой - инвертированный I): | ||
+ | [[file:RTOScreenshot_2013-11-28_0_150909.png|center]] | ||
+ | |||
+ | Радиосигнал: | ||
+ | [[file:RTOScreenshot_2013-11-28_1_152254.png|center]] | ||
+ | |||
+ | Интересны переходные процессы, которые начинаются ''до'' резкого изменения сигнала. Мысли движутся в сторону интересного проявления эффекта Гиббса. | ||
+ | |||
+ | == Оставшиеся вопросы == | ||
+ | |||
+ | * Как ведет себя ведут I,Q квадратуры на модуляторе в промежутках между отсчетами - линейно интерполируются или остаются на постоянном уровне. Иначе говоря, для задания BPSK модуляции потребуется 2 отсчета на символ или 1? | ||
+ | * Какова реальная максимальная длина выборки? | ||
+ | * Каковы реальные ограничения на минимальную и максимальную частоту дискретизации, чем они обусловлены? | ||
+ | * В WinIQSim есть возможность собирать сценарий из нескольких Waveform-файлов. Есть ли возможность применить сценарий в приборе? | ||
+ | * Можно ли создать сценарий из нескольких файлов, а затем динамически (по сети) подкачивать эти файлы? Тем самым динамически в ПК формировать произвольный сигнал и скармливать его генератору. | ||
+ | |||
+ | [[Категория:How-to]] |
Версия 10:04, 29 ноября 2013
Радиосигналы можно рассматривать как произведения двух процессов: низкочастотного эквивалента (baseband signal) и несущей гармоники (radio frequency). На этом принципе основаны векторные генераторы сигналов. Они умножают квадратуры и , задающие комплексный низкочастотный сигнал, и гармоническое колебание несущей частоты.
Полоса сигнала редко превышает десятки мегагерц, а значит и спектр низкочастотного эквивалента относительно узок. Узок настолько, что квадратуры и могут воспроизводится цифровыми устройствами, т.к. современные ЦАП обладают полосой в сотни мегагерц.
Векторные генераторы могут использовать произвольные последовательности квадратур, а значит и формировать произвольные сигналы. Остается ограничение в полосе сигналов и их длительности (периоде). Так, например, генератор R&S SMBV100A 257721 может создавать сигналы с полосой до 120 МГц и длительностью (периодом) до 256 миллионов отсчетов квадратур.
В векторных генераторах Rohde&Schwarz для задания низкочастотного эквивалента сигнала используются Waveform-файлы (расширение .wv). До настоящего времени их формат оставался нам неизвестным, отсутствовала программа формирования. Эта заметка должна исправить сложившуюся ситуацию.
Формат Waveform-файла
Формат был восстановлен по образцу Waveform'а, поставляемого с программой WinIQSim. Файл называется ArbMccwDummy.wv
, содержит 100 точек одного периода комплексной гармоники частоты 1 кГц. Проиллюстрируем формат на примере этого файла.
Файл в HEX'редакторе:
Файл состоит из нескольких полей, ограниченных фигурными скобками:
- Тип
Формат: {TYPE:SMU-WV}
Есть предположение, что исторически Waveform-файлы создавались для векторных генераторов серии SMU, отсюда и такое значение поля. Waveform-файлы с другими полями пока не наблюдались.
- Копирайт
Формат: {COPYRIGHT:2003 Rohde&Schwarz SMU}
- Дата создания файла
Формат: {DATE:2008-10-21;16:08:33}
- Постоянные слагаемые при квадратурах (предположительно)
Формат: {LEVEL OFFS:0.0,0.0}
- Число отсчетов низкочастотного эквивалента сигнала
Формат: {SAMPLES:100}
Максимальное число отсчетов, предположительно, ограничено объемом памяти генератора.
- Частота дискретизации низкочастотного эквивалента сигнала, Гц
Формат: {CLOCK:100000}
Максимальная частота, предположительно, ограничена генератором (полосой). Есть и ограничение снизу. Например, файл со 100 отсчетами на генераторе серии SMBV не удалось запустить с частотой дискретизации меньше 400 Гц.
- Последовательность квадратур
Формат: {WAVEFORM-401:#}
, где и т.д. - отчет квадратурной компоненты в формате little endian int16
, а 401 - это, предположительно, число байт от ":" до "}", т.е. .
Приведенный файл можно прочитать с помощью matlab-скрипта:
fid = fopen(filename, 'r+');
for i = 1:135
ch(i) = fread(fid, 1, 'char');
end
for i = 1:100
% I2(i) = fread(fid, 1, 'uint8');
% I1(i) = fread(fid, 1, 'int8');
% I(i) = I1(i)*2^8 + I2(i) + sign(I1(i));
%
% Q2(i) = fread(fid, 1, 'ubit8');
% Q1(i) = fread(fid, 1, 'int8');
% Q(i) = Q1(i)*2^8 + Q2(i) + sign(Q1(i));
I(i) = fread(fid, 1, 'int16', 'ieee-le');
Q(i) = fread(fid, 1, 'int16', 'ieee-le');
end
ch(i+1) = fread(fid, 1, 'char');
fclose(fid);
figure(1)
cost = 2^15*cos(2*pi*(0:(length(I)-1)) / 100);
sint = 2^15*sin(2*pi*(0:(length(I)-1)) / 100);
plot(1:length(I), [I; Q; cost; sint]);
xlabel('n')
ylabel('I, Q')
figure(2)
plot(1:length(I), Q - cost);
xlabel('n')
ylabel('Q_{file} - Q_{theor}');
Скрипт строит графики квадратурных компонент (считанных из файла и ожидаемых, сформированных теоретически):
и разницы между ожидаемой и полученной квадратурой:
В целом, ожидания совпадают с полученными результатами, за исключением величины ошибки. Она превышает младший разряд (единицу) при отрицательных значениях квадратуры. Есть предположение, что немного некорректно происходит интерпретация доп.кода.
Формирование Waveform-файла
Сформируем экзотический сигнал - радиопилу. Код скрипта:
fid = fopen(filename, 'w+');
fprintf(fid, '{TYPE:SMU-WV}{COPYRIGHT:2003 Rohde&Schwarz SMU}{DATE:2008-10-21;16:08:33}{LEVEL OFFS:0.0,0.0}{SAMPLES:100}{CLOCK:100000}{WAVEFORM-401:#');
for i = 1:100
I = i/100 * 2^15;
Q = 0;
fwrite(fid, I, 'int16', 'ieee-le');
fwrite(fid, Q, 'int16', 'ieee-le');
end
fprintf(fid, '}');
fclose(fid);
HEX-полученного файла:
WinIQSim принимает файл без возражений:
Есть некоторое недопонимание почему встроенный вьювер считает, что нельзя засемплировать выборку более 6 раз. Но так он себя ведет и с файлом-примером. Вероятно, ограничение в ПО.
Файл был применен на SMBV100A 256433 (Baseband -> ARB -> Waveform file).
Выход I генератора (заодно узнали, что выход I с чертой - инвертированный I):
Радиосигнал:
Интересны переходные процессы, которые начинаются до резкого изменения сигнала. Мысли движутся в сторону интересного проявления эффекта Гиббса.
Оставшиеся вопросы
- Как ведет себя ведут I,Q квадратуры на модуляторе в промежутках между отсчетами - линейно интерполируются или остаются на постоянном уровне. Иначе говоря, для задания BPSK модуляции потребуется 2 отсчета на символ или 1?
- Какова реальная максимальная длина выборки?
- Каковы реальные ограничения на минимальную и максимальную частоту дискретизации, чем они обусловлены?
- В WinIQSim есть возможность собирать сценарий из нескольких Waveform-файлов. Есть ли возможность применить сценарий в приборе?
- Можно ли создать сценарий из нескольких файлов, а затем динамически (по сети) подкачивать эти файлы? Тем самым динамически в ПК формировать произвольный сигнал и скармливать его генератору.
[ Хронологический вид ]Комментарии
< pre > Мысли движутся в сторону интересного проявления эффекта Гиббса < /pre > ...скорее в сторону ресемплера
Войдите, чтобы комментировать.