[roma-cezar 0]

Всем добрый день!

Недавно начал знакомство с библиотекой fft для DSP ядра arm_cfft_radix4_f32 STM32F3 и его АЦП соответственно.

Поглядел пример, решил запустить свою программку которая берет сигнал с АЦП и выдает график спектра сигнала.

Сперва просто попробовал выдавать осциллограмму, с чем успешно справился, все правильно измеряет.

 

Параметры для получения спектра следующие.

 

На вход ацп подаю сигнал от 0 до 1000 Гц с цифрового генератора.

Сигнал смещен в положительную сторону, изменяется от 0 до 3 вольта. Амплитуда сигнала постоянная. Вход АЦП пока напрямую подключен к выходу генератора витой парой.

 

Частота выборки АЦП задается по таймеру - 2048 Гц далее через DMA все кладу в буфер. Получаю 2048 отсчетов на канал. Sample rate на канал АЦП - 7,5 циклов.

Количество отсчетов БПФ - 1024 дискретность 1 герц

 

Но графике (рис) разложения сигнала в спектр наблюдаю, что с ростом частоты (при постоянной амплитуде) сигнала на графике спектра амплитуда падает с некоторой зависимостью и после.

 

(С матаном и теорией по БПФ не дружу особо только поверхностно, заранее прошу прощения за что-то глупое.)

В чем моя ошибка?

Изменено 18 августа, 2018 пользователем Роман

[Lmx2315 2]

..при оцифровке сигнал теряет амплитуду пропорционально графику sin(x)/x , чем ближе к fсэмпл тем меньше.

[V_G 8]

..при оцифровке сигнал теряет амплитуду пропорционально графику sin(x)/x , чем ближе к fсэмпл тем меньше.

С какого перепугу? Амплитуду теряют образы из высших зон Найквиста. При частоте сигнала, меньшей половины частоты дискретизации, амплитуда меняться не должна. Искать глюк в программе

[Самурай 12]

..при оцифровке сигнал теряет амплитуду пропорционально графику sin(x)/x , чем ближе к fсэмпл тем меньше.

 

Только не при оцифровке, а при обратном процессе, а так все верно:)))

 

С какого перепугу? Амплитуду теряют образы из высших зон при несоблюдении теоремы Котельникова. При частоте сигнала, меньшей половины частоты дискретизации, амплитуда меняться не должна. Искать глюк в программе

 

Вот и мне интересно, с какого это перепугу теряется амплитуда образов из высших зон при несоблюдении теоремы Котельникова??? Мы все еще про АЦП говорим? Или Вы так образно назвали ослабление сигнала на пару дБ в пределах полосы пропускания АЦП, которая, к слову, обычно в разы больше максимальной частоты дискретизации?

 

И вопрос для ТС: что из себя представляет Ваш "цифровой генератор"? Можете показать осциллограммы, соответствующие трем Вашим рисункам со спектром?

 

[roma-cezar 0]

И вопрос для ТС: что из себя представляет Ваш "цифровой генератор"? Можете показать осциллограммы, соответствующие трем Вашим рисункам со спектром?

 

 

Генератор такой, только модель немного другая

 

Сейчас показать осциллограммы не могу. В ПН могу снять повторно, перепроверить. Но вчера, когда тестировал, снимал синус и выводил его на комп, амплитуда оставалась такой же, как задано на генераторе сигналов во всей полосе 0 - 1 кГц (АЦП вроде как боле 5 MSPS хватит за глаза для такой частоты). Падение амплитуды от частоты происходит после БПФ.

 

еще я при получении данных с ацп сразу их нормализовывал и приводил к вольтам в тип float, после передавал в БПФ функцию. Но на выходе получаю какие то попугаи.

Изменено 18 августа, 2018 пользователем Роман

[GenaSPB 11]

У Вас не синусоида подается а сигнал переменной скважности?

[roma-cezar 0]

У Вас не синусоида подается а сигнал переменной скважности?

 

синус подаю с генератора. АЦП оцифровывает правильно.

[GenaSPB 11]

FFT "не в ту сторону" ?

Подайте постоянный код вместо АЦП - должна появиться постоянная составляющая на нулевой частоте

Изменено 18 августа, 2018 пользователем Genadi Zawidowski

[roma-cezar 0]

FFT "не в ту сторону" ?

Подайте постоянный код вместо АЦП - должна появиться постоянная составляющая на нулевой частоте

Пост сост-ая есть слева, но плохо отрисовывается, она 720 единиц (попугаев).

Сегодня переделал немного, отображаю спектр с зеркальной частью от 0 до 512 Гц. Частоты 100, 300, 400 Гц. На 500 гц сходится в один спектр в зеркальной части

получаю такую картину

 

Далее с графиком синус. сигнала, оцифрованный АЦП его гармоники.

10 Гц, 100 и 300 Гц. Амплитуда синусоиды постоянная, при переводе в вольты все точно получается.

 

Суммирование частот 10 и 200 гц

Изменено 20 августа, 2018 пользователем Роман

[ViKo 1]

Значит, проблема в рисовании спектра. Палки должны быть одинаковые.

Я бы предположил, что амплитуда сигнала теряется из-за фильтра на входе АЦП, но, похоже, нет.

[roma-cezar 0]

Значит, проблема в рисовании спектра. Палки должны быть одинаковые.

Я бы предположил, что амплитуда сигнала теряется из-за фильтра на входе АЦП, но, похоже, нет.

Да должно быть. Но нет((((

Вот кусок кода где получаю выход fftOutput

#define ADC_BUFF_SIZE 				2048

#define FFT_IN_BUFF_SIZE  			2048 
#define FFT_OUT_BUFF_SIZE 			1024

#define UTX_BUFF_SIZE				(4096)+2

uint16_t ADC_BUFF[ADC_BUFF_SIZE];
float32_t fftOutput[FFT_OUT_BUFF_SIZE] = {0};	
float32_t fftInput[FFT_IN_BUFF_SIZE] = {0}; 

uint32_t fftSize = 1024; 
uint32_t ifftFlag = 0; 
uint32_t doBitReverse = 1;
arm_cfft_radix4_instance_f32 S; 

for(uint16_t i=0; i<(ADC_BUFF_SIZE/2); i++)
{
fftInput[i] = ((float32_t)(ADC_BUFF[(i*2)]));
}
arm_cfft_radix4_init_f32(&S, fftSize, ifftFlag, doBitReverse); 
arm_cfft_radix4_f32(&S, fftInput); 
arm_cmplx_mag_f32(fftInput, fftOutput,  fftSize); 

 

Уже при отладке вижу в fftOutput что основная гармоника и ее зеркальное отображение имеют разные значения.

Изменено 20 августа, 2018 пользователем Роман

[ViKo 1]

На входные данные еще нужно окно наложить, их много разных есть. Края массива приглушить, там же обрывается синус. Может, в этом дело? Хотя, симметрия с зеркальным спектром должна сохраняться.

 

А откуда берутся float32_t данные от АЦП? Их же преобразовать надо, а не к типу привести.

[roma-cezar 0]

На входные данные еще нужно окно наложить, их много разных есть. Края массива приглушить, там же обрывается синус. Может, в этом дело? Хотя, симметрия с зеркальным спектром должна сохраняться.

 

А откуда берутся float32_t данные от АЦП? Их же преобразовать надо, а не к типу привести.

Нашел ошибку, не вписал часть равную 0 в массив fftInput

for(uint16_t i=0; i<(ADC_BUFF_SIZE/2); i++)

{

fftInput[i*2] = ((float32_t)(ADC_BUFF[(i*2)+ curr_adc_ch ])) / (float32_t)4096.0;

fftInput[(i*2)+1] = 0.0;

}

постоянная составляющая - 0 гармоника показывает величину смещения сигнала 1,5 вольт примерно.

Магнитуда синуса i-ой гармоники почему то показывает 0,8 в вместо 1,6 вольт - в 2 раза меньше. так и должно быть?

Изменено 20 августа, 2018 пользователем Роман

[roma-cezar 0]

Теперь у меня слудующий вопрос. Запустил FFT с частотой дискр. АЦП 2048 Гц. Получаю 1024 выборки сигнала. Частотный диапазон сигнала на входе 500 - 1000 Гц. Получаю ряд амплитуд с частотами с шагом 2 Гц (511 точек) При отрисовке вижу, что если на вход ацп подать четное значение частоты, то амплитуда отрисовывается нормально, а если ytчетное, то амплитуда занижена на треть.

Изменено 24 августа, 2018 пользователем Роман

[ViKo 1]

http://ru.dsplib.org/content/spectral_leak...al_leakage.html