ФОРМИРОВАНИЕ ВЕКТОРА ШИМ ДЛЯ РАЗНЫХ СЛУЧАЕВ

Разработанная программа генерации и визуализации сигналов ШИМ, АМ-ШИМ и сигнал после умножения частоты с возможностью гибкой настройки параметров. В целом, программа должна предоставить пользователю возможность гибко и наглядно изучать различные аспекты ШИМ-модуляции, позволяя экспериментировать с параметрами и сразу же видеть результаты, что делает процесс изучения более эффективным.

Эта программа, состоящая из двух файлов modulatedPWM.m и callPWM.m, предназначена для генерации, визуализации и анализа различных типов модулированных сигналов, основанных на широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

modulatedPWM.m (Основная функция)

Данный файл генерирует три типа сигналов:

• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ): основной сигнал, в котором ширина импульсов модулируется в соответствии с модулирующим сигналом.
• ШИМ с амплитудной модуляцией (АМ-ШИМ): ШИМ-сигнал, амплитуда которого дополнительно модулируется амплитудной модуляцией.
• Сигнал после умножения частоты: сигнал, полученный путем умножения АМ-ШИМ сигнала на несущую с частотой, умноженной на заданный коэффициент [2 c. 61].

Визуализирует сгенерированные сигналы в графическом виде в зависимости от выбранного пользователем типа графика и позволяет отображать:

• Только ШИМ-сигнал;
• ШИМ-сигнал и АМ-модуляцию;
• ШИМ-сигнал и сигнал после умножения частоты;
• Все сигналы.

Функциональность программы заключается в генерации сигналов, где сначала используется синусоидальный сигнал в качестве модулирующего. Затем берётся треугольная волна, которая выступает в роли несущей для широтно-импульсной модуляции. ШИМ реализуется путём сравнения модулирующего сигнала с этой несущей волной. Далее программа реализует амплитудную модуляцию, изменяя амплитуду полученного ШИМ-сигнала с помощью того же синусоидального сигнала. И наконец, реализуется умножение частоты: АМ-ШИМ сигнал перемножается с несущей, частота которой увеличена на заданный коэффициент.

Что касается визуализации, то программа отображает один или несколько графиков с сигналами, причём их количество и состав зависят от значения параметра plot_type. Для вывода нескольких графиков на одном рисунке используются subplot [1, с. 15]. Каждый график снабжается заголовками осей и общим названием, а также дополнительно выводятся графики модулирующего и несущего сигнала для наглядности.

callPWM.m (Интерактивный скрипт)

Предоставляет пользовательский интерфейс для взаимодействия с функцией modulatedPWM.m. Позволяет пользователю выбирать тип графика для отображения и вводить параметры сигналов в интерактивном режиме. Циклически запрашивает параметры, пока пользователь не введет “exit”.

Функциональность программы построена вокруг бесконечного цикла while true, который постоянно запрашивает у пользователя параметры для генерации сигналов. Программа сначала спрашивает, какой тип графика необходимо отобразить: доступны варианты pwm, am_pwm, freq или all. В зависимости от выбранного пользователем типа графика запрашиваются соответствующие необходимые параметры. После получения всех данных программа вызывает функцию modulatedPWM, передавая ей введённые параметры, чтобы сгенерировать и отобразить требуемый график. Цикл продолжается до тех пор, пока пользователь не введёт команду “exit”, после чего работа программы завершается.

Примеры работы программы:

Рисунок 1. График ШИМ сигнала в зависимости от входных параметров

Рисунок 2. График ШИМ сигнала в зависимости от измененных входных параметров

Рисунок 3. Графики ШИМ и ШИМ –АМ сигнала в зависимости от входных параметров

Рисунок 4. Графики ШИМ и ШИМ –АМ сигнала в зависимости от измененных входных параметров

Рисунок 5. Графики ШИМ, ШИМ –АМ и сигнала после умножения частоты в зависимости от входных параметров

Рисунок 6. График ШИМ, ШИМ –АМ и сигнала после умножения частоты в зависимости от измененных входных параметров

Таким образом в результате разработки программ modulatedPWM.m и callPWM.m был создан эффективный и наглядный инструмент для изучения принципов широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и ее модификаций. Главным достижением стало создание интерактивного комплекса, позволяющего не только генерировать, но и наглядно анализировать различные виды модулированных сигналов.