谱估计

估计功率谱或功率密度谱

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估计/功率谱估计

dspspect3

描述

谱估计块利用平均修正周期图的Welch方法和滤波器组方法输出实或复输入信号的功率谱或功率密度谱。

当您选择滤波器组方法时，块使用一个分析滤波器组来估计功率谱。与Welch方法相比，滤波器组方法产生的谱估计值具有更高的分辨率、更精确的噪声底限和更精确的峰值，且具有低或无谱泄漏。它们是以增加的计算量和较慢的跟踪速度为代价的。

当您选择Welch方法时，该块计算平均修改周期图来计算谱估计值。块将输入数据缓冲到重叠的段中。使用块参数设置数据段的长度、连续段之间的数据重叠量和功率谱的其他特性。

有关Welch方法和滤波器组方法的更多信息，请参阅算法．

输入信号的每一列都被视为一个单独的通道。如果输入是二维信号，则第一个维度表示通道长度(或帧大小)，第二个维度表示通道数量。如果输入是一维信号，则它被解释为单个通道。

参数

主标签

方法

指定光谱估计方法。

过滤银行(默认)-分析滤波器组将宽带输入信号分成多个窄子带。块计算每个窄频带的功率，计算值是在各自频带上的谱估计值。
韦尔奇- 该块使用Welch平均修改时段方法来计算窄子带上的功率谱。

每个频段的抽头数

为每个频带指定滤波器系数或抽头的数量。这个值对应于每个多相分支的滤波器系数的数量。滤波器系数的总数等于每个频段的抽头数乘以FFT长度。

该参数在设置时生效方法到过滤银行．默认值是12。

光谱类型

要计算的光谱类型。可以设置为:

权力（默认） - 计算功率谱。
功率密度- 计算功率谱密度。

此参数不可调优。

频率分辨率的方法

频率分辨率的方法。可以设置为:

汽车(默认值)- Spectrum Estimator块计算分辨率带宽(RBW)，使频率跨度适合1024 RBW间隔。
- 韦尔奇方法 - 窗户长度，winLen，使用 $w 我 n l e n ＝ N E N B W \times F 年代 / R B W$ ．NENBW窗和的等效噪声带宽是多少Fs为抽样率。
- 滤波器组方法- FFT长度是比率的上限采样率（Hz）到计算出的分辨率带宽。
RBW—指定分辨率带宽，用于确定窗口长度(Welch方法)或FFT长度(滤波器组方法)。当块使用Welch方法时，其行为等同于频谱分析仪块。使用窗口长度计算 $w 我 n l e n ＝ N E N B W \times F 年代 / R B W$ ．NENBW窗和的等效噪声带宽是多少Fs为抽样率。FFT长度等于比值的上限采样率（Hz）到RBW（Hz）．
窗口长度- 指定在Welch算法中使用的窗口或段长度。设置时出现此选项方法到韦尔奇．
频带数- 指定分析滤波器组的多相分支数。该值对应于滤波器组使用的FFT长度。设置时出现此选项方法到过滤银行．

此参数不可调优。

RBW（Hz）

分辨率带宽指定为Hz中的正标量。默认值是5．该参数在设置时生效频率分辨率的方法到RBW．频率范围与RBW的比率的天花板必须大于2．

此参数不可调优。

频带数源

频带数量的来源。该参数在设置时生效方法到过滤银行和频率分辨率的方法到频带数．可以设置为:

与输入帧长度相同（默认） - FFT长度设置为输入的帧大小。
指定对话框—FFT长度是您在数量的乐队．

此参数不可调优。

数量的乐队

频段数量或FFT长度滤波器组用于计算功率谱估计，指定为正标量。默认值是1024．该参数在设置时生效方法到过滤银行，频率分辨率的方法到频带数,频带数源到指定对话框．此参数不可调优。

窗口长度源

窗口长度值的来源。该参数在设置时生效方法到韦尔奇和频率分辨率的方法到窗口长度．可以设置为:

与输入帧长度相同（默认） - 窗口长度设置为输入的帧大小。指定此选项以获取相当于的行为周期图块。
指定对话框- 窗口长度是您指定的值窗口长度范围。

此参数不可调优。

窗口长度

用于计算频谱估计的窗口的长度，指定为正整数标量大于2．默认值是1024．该参数在设置时生效方法到韦尔奇，频率分辨率的方法到窗口长度,窗口长度源到指定对话框．此参数不可调优。

FFT长度源

FFT长度值的来源。该参数在设置时生效方法到韦尔奇和频率分辨率的方法到窗口长度．可以设置为:

汽车(默认)-块设置FFT长度为输入的帧大小。
财产—块将FFT长度设置为您在FFT长度．

此参数不可调优。

FFT长度

用于计算频谱估计的FFT的长度指定为正整数标量。该参数在设置时生效方法到韦尔奇，频率分辨率的方法到窗口长度,FFT长度源到财产．默认值是1024．此参数不可调优。

从输入继承样本率

选择此复选框时，块抽样率计算为N/T_年代，在哪里N是输入信号的帧大小和T_年代为输入信号的采样时间。

此复选框适用于以下情况之一:

集方法到韦尔奇和频率分辨率的方法到窗口长度．
集方法到过滤银行和频率分辨率的方法到频带数．

当您清除此复选框时，块抽样率是您在采样率（Hz）．默认情况下，选中此复选框。此参数不可调优。

采样率（Hz）

输入信号的采样率，指定为一个正标量。默认值是44100．执行以下操作之一时，此参数适用：

集频率分辨率的方法到汽车或RBW．
集方法到韦尔奇，频率分辨率的方法到窗口长度，清除从输入继承样本率复选框。
集方法到过滤银行，频率分辨率的方法到频带数，清除从输入继承样本率复选框。

此参数不可调优。

窗口功能

窗口函数Welch算法使用，指定为一个切比雪夫|扁头|汉明|损害|凯撒|矩形．设置时显示该参数方法到韦尔奇．默认值是损害．此参数不可调优。

窗口衰减窗口（DB）

窗口的侧瓣衰减，指定为大于或等于的实际正标量45.，在DB中。默认值是60.．设置时显示该参数方法到韦尔奇和窗口功能到切比雪夫或凯撒．此参数不可调优。

平均方法

指定平均方法为跑步或幂数．在运行平均方法中，块计算指定数目的谱估计的等加权平均光谱平均数范围。在指数方法中，块计算通过指数衰减遗忘因子加权的样本的平均值。

光谱平均数

光谱平均数，指定为正整数标量。默认值是1．频谱估计器通过对最后的功率谱求平均值来计算当前的功率谱估计N功率谱估计，在哪里N中是否定义了光谱平均值的数目光谱平均数．此参数不可调优。

该参数适用于以下情况平均方法被设置为跑步．

从输入端口指定忘记因素

选中此复选框以指定输入端口的遗忘系数。当您未选中此复选框时，遗忘系数是指定的忘记因素范围。

该参数适用于以下情况平均方法被设置为幂数．

忘记因素

将指数加权遗忘因子指定为标量值大于零并且小于或等于一个。默认值是0.9．

该参数在设置时生效平均方法到幂数和明确的从输入端口指定忘记因素范围。

高级选项卡

窗口重叠（％）

连续数据窗口之间的重叠百分比，指定为标量0和One hundred.．默认值为0．要启用该参数，请在主标签,设置方法到韦尔奇．此参数不可调优。

参考负载(欧姆)

用于计算功率值的参考负载，指定为以欧姆表示的实正标量。默认值为1．此参数不可调优。

频率范围

频谱估计器的频率范围。可以设置为:

片面的- 频谱估计器计算实际输入信号的单面频谱。当FFT长度时，NFFT为偶数时，谱估计值有长度(NFFT/2) +1并在频率范围内计算[0 SampleRate / 2)．采样率是输入信号的采样率。什么时候NFFT时，谱估计长度为(NFFT+ 1) /2并计算在频率范围内[0 SampleRate / 2)．
双面的- 频谱估计器计算复杂或实际输入信号的双面谱。光谱估计的长度等于FFT长度。频谱估计在频率范围内计算[0 Sampleate.),采样率是输入信号的采样率。
以中心为中心（默认） - 频谱估计器计算复合物或实际输入信号的居中双面频谱。光谱估计的长度等于FFT长度。频谱估计在频率范围内计算（-Samplege / 2 Samplerge / 2时，FFT长度为偶数（-Samplerge / 2 Samplerge / 2）当FFT长度为奇数时。

此参数不可调优。

电力单位

用来测量功率的单位。可以设置为:

“瓦”(默认)-频谱估计器以瓦为单位测量功率。
'dbw'- 频谱估计器测量分贝瓦的功率。
dBm的- 频谱估计器测量分贝 - 毫瓦的功率。

此参数不可调优。

输出MAX-HOLD频谱

当您选中此复选框时，该块通过在每个频率仓保持所有功率谱估价值的最大值来计算输入信号的最大保持谱。默认情况下，不选中此复选框。此参数不可调优。

输出min-hold频谱

当您选中此复选框时，该块通过在每个频率仓保持所有功率谱估计值的最小值来计算输入信号的最小保持谱。默认情况下，不选中此复选框。此参数不可调优。

输出频率向量

选中此复选框时，块会输出频率向量。默认情况下，不选中此复选框。此参数不可调优。

输出有效RBW

选中此复选框后，块会计算有效的分辨率带宽。默认情况下，不选中此复选框。此参数不可调优。

模拟使用

运行的模拟类型。可以设置为:

代码生成(默认)-使用生成的C代码模拟模型。你第一次运行一个模拟，Simulink金宝app^®为代码块生成C代码。只要模型不改变，C代码就可以用于后续的模拟。此选项需要额外的启动时间，但提供比解释执行．
解释执行-使用MATLAB仿真模型^®翻译。此选项缩短启动时间，但模拟速度较慢代码生成．

例子

使用频谱估计块估计一个啁啾信号的功率谱密度(PSD)。比较PSD数据和蓝牙^®光谱掩模并确定PSD数据是否符合掩码。

要查看完整的模型，请输入ex_psd_spectralmask.在MATLAB命令提示符中。

输入信号

频谱估计器块的输入是嵌入在高斯噪声中的啁啾信号，零均值和方差0．01．啁啾信号被放大，增益因子在范围内[0 1]。

光谱掩模

使用频谱掩模使用MATLAB函数(金宝app模型)块。该掩码基于中描述的蓝牙标准［5］．

现场处理

频谱估计模块估计啁啾的PSD。在本例中，将PSD数据与光谱掩模进行比较。的展示块显示A.1或0，取决于光谱数据是否在掩模内。在模拟过程中，您可以通过移动滑块来改变输入信号中的功率滑块获得块。同时，您可以查看此更改数组的阴谋块。

金宝app支持的数据类型

港口	金宝app支持的数据类型
输入	双精度浮点单精度浮点
输出	双精度浮点单精度浮点

算法

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平均修正周期图的Welch方法

选择Welch方法时，Power Spectrum估计是平均修改的循序点。

给定信号输入，x：

乘x通过窗口并通过窗口功率缩放结果。
计算信号的FFT，Y，取平方的大小z = Y. *结合（Y）．
通过取最后移动平均值来计算当前功率谱估计N的数量Z’s，并根据样本率缩放答案。关于移动平均方法的详细介绍请参见平均方法．

过滤银行

基于滤波器组的频谱估计器使用分析滤波器组来估计功率谱。过滤器组分配宽带输入信号，x (n)，抽样率fs，分成多个窄带信号，y₀（m），y₁（m），......，y_M-1（m），抽样率FS / M.．

变量米表示滤波器库中的频段的数量。指定FFT长度时，米等于FFT长度。当未指定FFT长度时，米等于输入信号中的行数。每个频带的抽头数指定滤波器组的每个频带的滤波器系数的数量。滤波器系数的总数等于每个频带数量的每个频带的抽头数，米．有关分析过滤器银行的更多信息以及如何实现，请参阅更多关于和算法章节dsp.channelizer.．

在将宽带输入信号分成多个窄带之后，频谱估计器使用以下等式计算每个窄带中的功率。每个Z_我值就变成了在那个窄频带上功率的估计。

$Z_{我} ＝ \frac{1}{l} {σ.}_{米＝ 0}^{l - 1} {| y_{我} ［米］ |}^{2}$

l是窄带信号的长度，y_我（m）,我= 1,2，......，米-1。

所有窄带中的功率值（由...表示Z_我)的形式Z向量。

$Z ＝［ Z_{0} ， Z_{1} ， Z_{2} ， \dots ， Z_{米 - 1} ］$

当前Z矢量是平均用前面的Z使用两种移动平均方法之一的向量:运行或指数加权。平均运算的输出形成谱估计向量。关于这两种平均方法的详细介绍，请参见平均方法．

平均方法

移动平均线的计算方法有以下两种:

跑步-对于每一帧输入，平均最后一帧N按比例缩小的Z由算法计算的载体。变量N为谱平均数指定的值。如果算法没有足够的Z对于向量，算法使用0来填充空元素。
幂数-使用指数加权方法的移动平均算法更新权重并递归计算每个移动平均Z通过下列递归方程得到的向量:

$\begin{array}{l} w_{N} ＝ λ. w_{N - 1} + 1 \\ {\bar{z}}_{N} ＝（ 1 - \frac{1}{w_{N}} ） {\bar{z}}_{N - 1} + （ \frac{1}{w_{N}} ） z_{N} \end{array}$
- λ - 遗忘因子。
- $w_{N}$ - 加权因子适用于电流Z向量。
- $z_{N}$ ——当前Z向量。
- ${\bar{z}}_{N - 1}$ -之前的均线Z向量。
- $（ 1 - \frac{1}{w_{N}} ） {\bar{z}}_{N - 1}$ - 之前的效果Z平均载体。
- ${\bar{z}}_{N}$ - 移动平均值，包括当前Z向量。