آشنایی با محیط Matlab

در ادامه آموزش های سایت همیارپروژه برنامه نویسی متلب ارائه خواهد شد .آموزشها از مقدماتی تا پیشرفته ادامه دارد و ما به شما کدنویسی در نرم افزار متلب را یاد خواهیم داد. با ما همراه باشید.

چرا پردازش سیگنال را در متلب انجام میدهیم:

• یک نکته در مورد مدارات دیجیتالی این است که آنها تقریبا به دما و شرایط محیطی حساس نیستند.
• تولید انبوه و به طبع ساخت آنها راحت تر از مدارات آنالوگ می باشد و مانند مدارات آنالوگ نیاز به تنظیمات اختصاصی نیز ندارند
• در سیگنال های آنالوگ ما با اعداد متفاوتی سرو کار داریم اما در پردازش سیگنال دیجیتال ما با صفر و یک سروکار داریم و به همین دلیل اگر داده ها زیاد شود در دقت محاسبات مشکلی پیش نمی آید البته در این صورت هزینه افزایش خواهد یافت و در طراحی این مدارات هزینه رو باید در نظر داشته باشیم.
• یک ترفند و یا راهکار برای کاهش هزینه را می توان بدین گونه عنوان نمود که می توان با استفاده کردن از یک پردازنده سیگنال برای پردازش چندین سیگنال هزینه را مدیریت نمود.
• می توانیم پارامترهای سیستم را به صورت اتوماتیک تنظیم نماییم یا به بیانی پارامترها ی درون یک سیستم به صورت پریودیک تنظیم شوند.
• می توانیم فیلترهایی را با فرکانس های قطع که قابل تنظیم می باشند بسازیم.
• در سیستم های آنالوگ ما نمی توانیم عملیات هایی همچون فاز خطی و یا پردازش سیگنال با پریودهای نمونه گیری متفاوت را انجام دهیم اما در سیستم های دیجیتال این توانایی ها را داریم.
• سیستم های آنالوگ را نمیتوان بدون اینکه مطمئن شویم چه تاثیری بر روی یکدیگر دارند با یکدیگر سری نماییم اما در سیستم های دیجیتال بدون ترس از تاثیر مدارات بر یکدیگر می توانیم آنها را سری نماییم.
• در سیگنال های آنالوگ نمی توانیم اطلاعات را ذخیره و بعدا پردازش نماییم , اما در سیگنال دیجیتال قابلیت ذخیره سازی و اینکه بعدا داده ها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم وجود دارد.
• در مدارات آنالوگ برای پردازش سیگنال های خیلی فرکانس پایین نیازمند استفاده از خازنها و سلفهای بزرگ هستیم اما در سیگنال های دیجیتال نیاز به این تجهیزات نیست
• در سیستم های آنالوگ برای تغییر سیستم باید بیشتر المان ها تعویض شوند در صورتی که در سیستم های دیجیتال تنها کافیست که برنامه را تغییر دهیم.
• برای طراحی سیستم های پیچیده به راحتی می توانیم از تجهیزات دیجیتال استفاده کنیم در صورتی که یک سیستم پپیچیده دیجیتال به راحتی با آنالوگ قابل پیاده سازی نمی باشد.

معایب سیستم های دیجیتال

• در سیستم های دیجیتالی از لحاظ سخت افزاری پیچیدگی بیشتری وجود دارد و همچنین نیازمند پروسسورهای متفاوتی نیاز است. اما در پردازش سیگنال آنالوگ اکثر مدارات ساده تر هستند.
• محدودیت فرکانسی: در تبدیل سیگنال از آنالوگ به دیجیتال به دلیل نمونه برداری و سپس انجام فرآیندهای ضرب, تقسیم و جمع و تفریق تمامی اینها عامل تعیین سرعت پردازش هستند در حال حاضر حد بالای کاری ۱۰MHZ که با پیشرفت تکنولوژی افزایش می یابد در کاربردهایی با صرف نمودن هزینه می توانیم فرکانس را تا ۱MHZ نیز برسانیم
• در سیستم های آنالوگ بدون هیچ اتلاف انرژی الکتریکی و با استفاده از مدارات RLC می توانیم پردازش های بسیاری را انجام دهیم در صورتی که همین فرآیند در سیگنال های دیجیتال با المان های فعال انجام میشود که مقدار انرژی الکتریکی نیز صرف می شود.
• میدانیم که استفاده از المان های غیر فعال مطمئن تر از المان های فعال می باشند.
• دقت کنید با تمام معایبی که گفته شد باز هم پردازش سیگنال دیجیتا خیلی وقتها مقرون به صرفه تر و دارای انعطاف پذیری بیشتری می شود و به همین دلیل ارجح تر است نسبت به پردازش سیگنال آنالوگ.

عملیات پردازش سیگنال در متلب

عملیات پایه

این عملیات شامل جمع, تفریق, ضرب , تقسیم , انتگرال, مشتق و … می شود اگر یک سیگنال را در عددی ثابت و البته بزرگتر از ۱ ضرب نماییم به آن تقویت سیگنال گفته می شود و در غیر اینصورت به آن تضعیف سیگنال گفته می شود.

فیلتر کردن convolution

فیلتر کردن به معنای حذف نمودن مولفه های مشخصی از سیگنال و عبور دادن بقیه ی مولفه های سیگنال می باشد. با توجه به اینکه کدام مولفه ها را سیستم باید حذف کند فیلتر کردن اسم های خاصی خواهد داشت .

به عنوان مثال

در فیلتر پایین گذر یعنی فرکانس های بالا حذف می شوند و فرکانس های پایین عبور داده می شوند. و یا فیلتر بالا گذر عکس این عمل را انجام خواهد داد و همچنین فیلتر میانگذر یعنی مقدار فرکانس های معینی را عبور داده و بیشتر و کمتر از حد معینی را عبور نمیدهد و یا برعکس آن فیلتر میان نگذر مقدار معینی از فرکانس ها را عبور نمیدهد و مقدار بیشتر و کمتر را عبور می دهد.

فیلتر کردن سیگنال یکی از پرکاربردترین عملیات پردازش سیگنال می باشد که از کانولو کردن سیگنال X(t) با تابع ضرب فیلتر , h(t) انجام خواهد شد

همبستگی در متلب

همبستگی بین دو سیگنال یعنی X(t) و y(t) را می توانیم با معادلهی زیر بیان نماییم

تابع همبستگی را می توانیم معیار شباهت دو سیگنال نیز تعریف نماییم . نوز فاقد تبدیل فوریه می باشد ولی خود همبستگی آن دارای تبدیل فوریه می باشد که می توانیم اطلاعات فرکانسی آن را به دست بیاوریم

 

در اینجا آشنایی با محیط متلب بخش بیست و دوم به پایان رسیده است و در آموزش های بعدی به مباحث دیگر آموزش متلب می پردازیم. همچنین از شما مخاطبین عزیز سایت همیارپروژه دعوت می کنم که برای انجام پروژه متلب خود آموزش های ما را دنبال نمایید.

 

نویسنده: زهرا رستمی