Линейная частотная модуляция

Линейная частотная модуляция — компонент. Позволяет генерировать сигнал, создаваемый по специальному закону модуляции частоты, при которой частота колебаний изменяется по линейному закону в некотором заданном диапазоне циклически.

Внешний вид компонента

Режим проектировщика Режим оператора
Линейная частотная модуляция - Режим проектировщика Не имеет

Параметры:

Входные

  • Начальная частота — начальная частота частотного диапазона, в котором будет генерироваться ЛинЧМ, Гц;
  • Конечная частота — конечная частота частотного диапазона, в котором будет генерироваться ЛинЧМ, Гц;
  • Уровень — уровень среднеквадратичного значения (СКЗ), с которым будут генерироваться ЛинЧМ, В;
  • Скорость — скорость изменения сигнала с которой будет генерироваться ЛинЧМ, Гц/с;
  • Цикличность — число воспроизведений сигнала. Либо постоянное воспроизведение сигнала в цикле, либо его однократное воспроизведение;
  • Вкл\Выкл — включение и выключение генератора.

Выходные

  • Канал — канал генератора, сгенерированного по заданным параметрам сигнала.

Настраиваемые свойства:

Общие свойства (окружение)

Частные свойства (в скобках значение, установленное по умолчанию):

  • Frequency (100) — частота выходного сигнала, Гц;
  • Level (1) — амплитуда выходного сигнала, В;
  • Shift (0) — смещение постоянной составляющей, В;
  • Porosity (0.5) — параметр, отвечающий за скважность импульсов (отношение длительности импульса к периоду следования);
  • Activate (false) — состояние подачи сигнала (подан или отключен);
  • Number (0) — номер канала генератора, который необходимо задействовать. Если значения DeviceType и SerialNumber не равны 0, но выбор идёт среди каналов заданного устройства. Если такого устройства в системе нет или значения DeviceType или SerialNumber равны 0, то выбор идёт среди всех доступных каналов всех устройств.
  • DeviceType () — тип устройства: ZET 210; ZET 220; ZET 230; ZET 240; ZET017-U2; ZET017-U4/8, генератор которого необходимо задействовать;
  • SerialNumber (0) — серийный номер устройства, генератор которого необходимо задействовать.

Программирование

При использовании компонента в сценарии и программируемом компоненте (скрипте) необходимо учитывать диапазоны значений подаваемых на входные ножки компонента, диапазоны значений свойств компонента, а также диапазоны значений параметров методов компонента.

Параметры:

Входные

  • Частота заполнения — значение выходного значения частоты импульса внутри пакета (число);
  • Уровень — значение амплитуды выходного сигнала (число);
  • Частота следования — значение выходного значения частоту появления импульсов (число);
  • Длительность — значение длительности сигнала в периодах (число).

Настраиваемые свойства:

Общие свойства (окружение)

Частные свойства (в скобках значение, установленное по умолчанию):

  • FLOAT Frequency — установка и чтение частоты сигнала (от 0.01 Гц до (частота дискретизации ЦАП / 2))
  • FLOAT Level — установка и чтение уровня сигнала (от 0 В до максимально допустимого уровня сигнала ЦАП).
  • FLOAT Shift — установка и чтение смещения постоянной составляющей (от минус максимально допустимого уровня сигнала ЦАП до максимально допустимого уровня сигнала ЦАП), В.
  • FLOAT Porosity — установка и чтение скважности сигнала (от 0 до 1).
  • VARIANT_BOOL Activate — установка и чтение состояния наличия сигнала:
    • true — состояние наличия сигнала включено;
    • false — состояние наличия сигнала выключено.
  • LONG Number — установка и чтение номера генератора в системе (от 0 до (количество генераторов — 1)).
  • BSTR DeviceType — установка типа устройства: ZET 210; ZET 220; ZET 230; ZET 240; ZET017-U2; ZET017-U4/8 (строка).
  • LONG SerialNumber — установка и чтение серийного номера устройства (число).

Методы:

  • void SetSignal(FLOAT frequency, FLOAT level, FLOAT smeshenie, FLOAT porosity) — устанавливает частоту, уровень, смещение, скважность;
  • void DeleteSignal(void) — останавливает генератор.

Математическое описание

Изменение частоты f(t) внутри импульсов с ЛЧМ происходит по линейному закону.

Формула

Где Формула — центральное значение несущей частоты. Формула — база (крутизна изменения частоты) ЛЧМ сигнала. Tc — длительность сигнала. Fmax, Fmin — максимальное и минимальное значение частоты радиосигнала.

Фаза сигнала с ЛЧМ определяется как:

Формула

Тогда ЛЧМ сигнал может быть описан выражением:

Формула

Или в комплексном виде:

Формула

Где S— амплитуда сигнала; j — мнимая единица; φ0 — начальная фаза.

ЛЧМ-сигналы применяются в радиолокации в качестве способа формирования и обработки зондирующего импульса. Применение ЛЧМ-сигнала позволяет повысить точность измерений в радиолокации. Также данный тип сигналов нашел место в обработке изображений, где имеет место перспектива (явление кажущегося искажения пропорций и формы тел при их визуальном наблюдении. Например, два параллельных рельса кажутся сходящимися в точку на горизонте.). В трехмерной радиотомографии, где использование ЛинЧМ сигнала позволяет проводить дистанционное бесконтактное исследование скрытых объектов и их внутренней структуры.

Пример

Проект в SCADA ZETView

Линейная частотная модуляция - Пример
В этой схеме компонент Линейная частотная модуляция генерирует линейно-частотно-модулированный сигнал, параметры которого задаются при помощи Селекторов (начальная частота, конечная частота, уровень, скорость). Кнопки позволяют включать и отключать Синусоидальный сигнал и Многоканальный осциллограф. Осциллограф служит для просмотра конечного вида сигнала. Кнопка с фиксацией служит для включения или отключения. Данный компонент используется для создания различных проектов, в том числе таких как пьезоэлектрические акселерометры.

Результат работы проекта
Линейная частотная модуляция - Результат работы проекта