Spectre identice la semanle diferite

Calculatorul folosit la statia radio, sisteme de operare, programe de log, site-uri utile, constructii de pagini web...
Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 1062
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Spectre identice la semanle diferite

Mesajde YO4BKM » Mar Dec 07, 2021 7:23 pm

Buna,
Am facut multe determinari spectrale in domeniul dinamicii masinilor (vibratii si zgomote) pentru dimensionarea amortizoarelor si atenuatoarelor, dar in toate cazurile semnalul complex era alcatuit din insumarea mai multor componente. Dar din analiza formulei de baza, respectiv transformata Fourier (nu cea rapida care simplifica lucrurile), ar rezulta ca spectrul nu ar trebui sa difere de cazul cand componentele se insumeaza. Asa ca am analizat si un astfel de semnal, compus din aceleasi componente (trei semnale armonice cu amplitudini si frecvente diferite care apar succesiv) si a rezultat acelasi spectru.
In radicomunicatii astfel de situatii apar la transmisiile de tip FSK cu doua sau mai multe tonuri.
Atasez imaginea cu cele doua analize, semnalele au amplitudini de 2, 5 si 3 unitati conventionale iar frecventele sunt de 1,6 kHz, 3,2 kHz si 4,77 kHz alese ca sa se poata separa mai usor cu mai putine iterari ca sa nu lungesc timpul de caclul.

73 de Tavi YO4BKM!
Fişiere ataşate
Spectre identice.jpg
Spectre identice.jpg (76.74 KiB) Vizualizat de 3522 ori
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

yo2cfs
Mesaje: 54
Membru din: Dum Ian 24, 2016 1:45 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde yo2cfs » Mar Dec 07, 2021 9:04 pm

Mno acolo mergea si o modulatie de amplitudine ca aproape la fel da spectrul. :lol:
Da` de aia s-a inventat waterfall la analizoare, ala te scoate din multe belele de genul asta.

Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 1062
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde YO4BKM » Mie Dec 08, 2021 12:02 pm

Da, YO2CFS, asa este. O modulatie de amplitudine este de fapt o adaugare la semnalul purtator (cu o anumita frecventa si amplitudine) a unor semnale modulatoare cu amplitudini si frecvente diferite, frecventele modulatoare fiind mult mai mici decat ale semnalului purtator. Un spectru al unui semnal modulat in amplitudine arata frecventa purtatoarei la care se adauga stanga si dreapta (prin adunare si scadere) frecventele semanlului modulator. In poza atasez o imagine spectrala a unei purtatoare modulata in amplitudine cu doua tonuri.

73 de Tavi YO4BKM!
Fişiere ataşate
Spectre Radioamator.jpg
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

YO3ITI
Mesaje: 406
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semnale diferite

Mesajde YO3ITI » Joi Dec 09, 2021 2:42 am

Bună seara, Domnule Profesor.
Văd că vă pasionează analiza spectrală. Foarte bine.

E trecut de ora două noaptea și, cum nu pot să trag pe dreapta fiindcă încă mai am treburi de terminat și un strop de băutură în pahar, mă gândeam să pun aici rapid un exemplu făcut în Mathematica. Am amenințat mai demult că fac ceva de genul ăsta, dar nu am avut niciodată vreme.

Am lucrat cândva destul de mult în el, pe vremea când îmi făceam doctoratele și încă credeam în știință ca panaceu, arzând de ambiții academice idioate (de care, dealtfel, m-am lecuit rapid).

Mathematica are o versiune pentru home and personal use pe care - dacă nu o știți deja - v-o recomand cu căldură. Acest tip de licență nu e costisitoare; în plus (spre deosebire de Matlab) Mathematica oferă toate instrumentele de care ar avea cineva nevoie fără a fi nevoie să mai cumperi ceva (Matlab obligă la achiziționarea separată a unor pachete numite toolbox fără de care nu poți face nimic). Mai există Octave, care este o aplicație gratuită, foarte asemănătoare Matlab, dar nu se ridică la nivelul nici uneia dintre cele comerciale.

Dacă tot vă place analiza spectrală, m-am gândit să ofer un mic exemplu pornit de la un fișier audio, o secvență din înregistrarea unei trame APRS. Îmi pare rău că nu stau mai mult acum, dar e noapte și vreau să trag heblul în curând. Atașez aici și fișierul în care am făcut simulările. Poate, pe viitor, o să fac ceva similar în Matlab, de dragul comparației. Matlab oferă un pachet (toolbox) dedicat DSP și încă unul dedicat analizei semnalelor. E nevoie ca ambele să fie achiziționate pentru a obține ceva rezultate.

Cod: Selectaţi tot

aprs = Audio[File["/Users/tom/Documents/Mathematica/AFSK_1200_baud.mp3"]]

3-plot.png


O caracteristică extrem de puternică este integrarea obiectelor audio cu un framework de rețele neuronale, NetEncoder, care dă acces la diverse analize sofisticate (waveform encoding, spectrogram encoding, mel spectrogram "MFC" encoding). Iată cum arată spectrograma simplă a tramei:

6-spectrogramă.png

Sau spectrograma MFC:

7-mfc.png

Amuzant a fost rezultatul rulării unei rutine AI de recunoaștere audio. Vocea a fost identificată corect, trama APRS în schimb a fost confundată cu o alarmă de incendiu :D :

8-vr.png

Pe lângă instrumentele cu care se pot genera semnale complexe (cu tot cu modulație), pachetul de analiză audio are o grămadă de funcții de analiză și măsură; vă las plăcerea să le descoperiți, două categorii sunt, însă, relevante aici; domeniul timp:

2-dom_timp.png

domeniul frecvență:

1-dom_frecv.png

Se pot face și chestii exotice, de pildă se poate calcula entropia unui obiect audio:

4-entropie.png

Spre deosebire de a unui semnal sinusoidal pur (care e egală cu rata de eșantionare, apropos), etc, etc, etc:

5-entropie_sin.png

Limitele utilizării acestui program nu îmi sunt cunoscute :D . Știu doar că este extrem de puternic și rapid, pentru cineva care stăpânește aparatul matematic necesar - e un instrument cu care se pot face niște analize extrem de sofisticate.

Din punctul meu de vedere nu merită irosit timpul pe experimente software personale care oricum nu se vor ridica niciodată la performanțele acestor programe. Gândiți-vă la asta. În plus, am ajuns să prețuiesc atât de mult timpul liber și ce pot face cu el, cu adevărat pentru mine, încât efortul de a scrie un program a devenit o pierdere inutilă de energie. Acest mic exemplu mi-a răscolit niște amintiri, unele deloc plăcute, despre dascăli obtuzi și nopți nedormite. La treizeci de ani distanță mă întreb la ce mi-a folosit toată arderea asta... sincer să fiu, privind în urmă, ambițiile și munca pentru o facultate, rezidențiat, specialitate, primariat, un masterat și două doctorate... par că nu merită. Poate că nu e așa și sunt eu foarte obosit acum, dar de cele mai multe ori sinceritatea prieteniei, tovărășia unui prieten bun e mult mai valoroasă decât orice diplomă.

73

APRS_MATH.zip
(812.11 KiB) Descărcat de 83 ori
====================
73 de YO3ITI

Avatar utilizator
yo3gh
Mesaje: 714
Membru din: Mie Iul 23, 2014 6:17 am
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde yo3gh » Joi Dec 09, 2021 9:18 am

Buna, apreciez informatia tehnica si in final textul “ dar de cele mai multe ori sinceritatea prieteniei, tovărășia unui prieten bun e mult mai valoroasă decât orice diplomă” , superb…

Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 1062
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde YO4BKM » Joi Dec 09, 2021 12:20 pm

YO3ITI, lăudabil, dar ...
YO3ITI scrie:Din punctul meu de vedere nu merită irosit timpul pe experimente software personale care oricum nu se vor ridica niciodată la performanțele acestor programe. Gândiți-vă la asta.
Și pot arăta aici că chiar merită și se compară cu ce fac alte programe. Depinde cine și ce ințelege. Câteva decenii "mi-am irosit timpul" cu așa ceva și nu mi-a fost deloc rău nici profesional, nici material și nici nu mi s-a împutat că am redescoperit coada la cireașă.
Până am ieșit la pensie am fost angajat mulți ani "part time" la un institut de cercetări în construcții și utilaje pentru construcții din București (serviciul meu de bază era la Universitatea din Galați) unde mă ocupam de identificarea și interpretarea spectrului zgomotelor sau vibrațiilor in utilaje (frecvența și energia lor) în vederea atenuării ori pentru optimizare la utilajele vibratoare (ciururi, compactoare, sonete etc). Mi s-a oferit acest lucru pentru că aplicațiile folosite sau create în institut pe baza unor medii de genul Matlab sau Labview nu satisfăceau. Eu nu am folosit niciodata astfel de medii pe care le numesc „surogat” deoarece dau oarecare satisfacții pentru că pătrund cu cunoașterea unde nu se poate fără tehnica instrumentației virtuale dar, ca orice surogat, "satisfacția" nu este deplină pentru că folosesc biblioteci matematice simplificate. Eu am înțeles de ce si m-am convins după un schimb de experiența la Facultatea Politehnica din Mons unde nu am văzut o astfel de abordare. Am ales calea mai complicată a programării in medii în care utilizatorul poate dezvolta orice dorește find sigur că se execută exact ce a cerut, în toate detaliile. Remarcasem că mediile „surogat” folosesc la analiza spectrală fie transformata Fourier rapidă (FFT) care da rezultate mai puțin exacte, fie transformata Fourier completă dar pentru un semnal de lungime nedefinită. Aprofundarea analizei spectrale m-a dus să aflu că spectrul unui semnal depinde foarte mult de lungimea semnalului măsurată în număr de perioade și în ce mod anume. Un semnal sinusoidal dar care durează o singură perioadă are un spectru extrem de larg și foarte intens, dacă durează o infinitate de perioade spectrul său devine o funcție Dirac calată pe pulsația semalului. Asta m-a dus la descoperirea unei teoreme noi din domeniul eșantionării semnalelor, dacă cunoscuta teoremă a lui Shannon leagă incrementul de timp al eșationării de pulsația maximă identificabilă în spectru, teorema mea permite ce încercam să fac de multe ori și nu reușeam mereu: restaurarea sau filtrarea semanlelor cunoscând spectrul. Prin teorema găsită și omologată în 1989 la o conferință internațională în domeniul procesării semnalelor (Gheorghe Oproescu. Spectral analysis and regeneration of the numerical signals. Proceedings of the 8th International Conference on Signal Processing (SIP’09), Istanbul, Turkey, May 30 – June 01 2009, ISSN 1790-5117, pg. 55-60, clasificare ISI, a fost una din cele 7% din lucrări premiate prin scutirea mea de taxe de participare și publicare care se ridicau cam la 700 Euro) am reușit reconstituirea unei voci din spectru dar și filtrarea ei cu o altă caracteristică spectrală folosind transformata Fourier inversă. Totodată teorema mea arată de ce la seism (cu oscilații pe câteva perioade) se dărâmă o mulțime de componente ale unei construcții deși au pulsații proprii mult diferite, spectrul undei seismice este extrem de bogat. Am demonstrat acest lucru și pe un stand.
Pe când îndrumam doctoranzi am avut doi candidați care s-au ocupat de studiul undelor mecanice în medii neliniare sau de analiza undelor seismice, Institutul National pentru fizica pamantului avea înregistrările digitale ale seismelor sub formă de accelerații pe trei axe rectangulare și exista astfel baza practică de studiu. Încercările doctoranzilor de a rezolva ipotezele pe care le avansau au eșuat cu Matlab sau Labview care nu dădeau spectre corecte, au fost nevoiți să dezvolte alte medii de programare la care i-am ajutat din plin.

În imaginile pe care le-am atașat mai înainte am determinat spectrele cu transformata Fourier completă. Dar am trecut și la pasul următor: am făcut și reconstituirea semanlului din spectru folosind transformata Fouriei inversă, atașez imaginea. Dacă la reconstituirea semanlului compus din însumarea a trei semnale diferite se obține semnalul inițial (casetele de pe rândul de sus), la reconstituirea semnalului compus din trei semnale succesive nu se mai obține decât o aproximare din prima parte a semanlului analizat (rândul de jos al casetelor).

Institutul de cerectări la care am lucrat „part time” a cerut și a obținut licența pentru avizarea turnurilor antenelor GSM. Licența a fost dată de o autoritate străină care a impus și softul cu care să fie verificate proiectele. De curiozitate softul a fost folosit pentru verificarea turnurilor existente pentru rețeaua de telecomunicații (fosta Euroviziune sau STS) și care ar fi trebuit să cadă deși au rezistat decenii. Cu mare reticiență autoritatea emitentă a licenței a acceptat să se folosească metodele proprii institutului dar cu obligația să i se furnizeze toate nepotrivirile. Mi-a fost clar că au pus la dispoziție un soft insuficient elaborate și profitau de ocazie ca să-l corecteze.
La Facultatea Politehnică din Mons studenții din anii I și II de studii învățau să facă aplicații în medii comune (Borland Pascal, C, Delphi) care să genereze ceva în genul autocadului. Adică puneau pe ecran niste butoane care aveau în spate șuruburi, piulișe, bride etc, le asamblau pe ecran, aplicau niște forțe și aflau ce se întâmplă cu ansamblul. Abia după asta treceau și învățau temeinic proiectarea asistată gen autocad. Mi s-a explicat că, daca vreodată softurile „la gata” vor fi folosite pentru cine știe ce manipulări, să existe specialiști care vor ști să le facă pe ale lor. La noi studenții încep direct cu desenarea sau proiectarea asistată, folosind echipamente „la cheie” și mânuind butoane.

Mediile în care programez au fost, în ordine începând cu 1979: Fortran IV pe Felix C-256, Fortran 77 pe I-102, Basic și Pascal pe Junior TPD, GWBasic pe Cub-Z și Diagram 2020, QBasic pe 286, Borland Pascal, Delphi 7 sub Windows XP, Lazarus acum, sub Windows 7 și 10. Precizez că până la generația 286 (cu sistem de operare pe disc, DOS) nu au existat softuri „la cheie” decât la comandă. În facultate dar și în fabrică aveam la atelierul de proiectare mai multe calculatoare (terminale inteligente legate la I-102, Junior TPD, Diagram 2020) pe care oricine își făcea propriile aplicații (inclusiv aplicații grafice cu funcții spline) care, dacă erau de interes mai mare, erau furnizate și altor utilizatori. Pentru uz personal mi-am construit și am folosit în perioada 1988-1992 un calculator COBRA.

„Zeul” internet duce la comoditate și la rezolvarea multor problem în stil neprofionist, chiar păgubitor. Iata un exemplu extrem de ușor vizibil de dezinformare: http://rfanat.qrz.ru/s13/windom.html
Să fie doar o exepție?


73 de Tavi YO4BKM!
Fişiere ataşate
Semnale restaurate din spectru.jpg
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

YO3ITI
Mesaje: 406
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde YO3ITI » Joi Dec 09, 2021 12:59 pm

yo3gh scrie:Buna, apreciez informatia tehnica si in final textul “ dar de cele mai multe ori sinceritatea prieteniei, tovărășia unui prieten bun e mult mai valoroasă decât orice diplomă” , superb…

thx
73
M
====================
73 de YO3ITI

YO3ITI
Mesaje: 406
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde YO3ITI » Joi Dec 09, 2021 1:03 pm

YO4BKM scrie:YO3ITI, lăudabil, dar ...
YO3ITI scrie:...Eu nu am folosit niciodata astfel de medii pe care le numesc „surogat” [...] ca orice surogat, "satisfacția" nu este deplină pentru că folosesc biblioteci matematice simplificate.[....]


Genul ăsta de comentariu mă încredințează că habar nu aveți cu ce se mănâncă domeniul ăsta. :D :D
Partea păgubitoare e că lăsați altora impresia contrariului, ceea ce, pentru generațiile tinere, mi se pare periculos din punct de vedere didactic. Bine că nu sunt mulți oameni tineri pe aici. ;)

73
M
====================
73 de YO3ITI

Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 1062
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde YO4BKM » Joi Dec 09, 2021 3:12 pm

Mă bucur că ai parcurs postarea mea. Și-ți dau un sfat, ca unul trecut prim multe: încearcă să-ți protejezi sănătatea, nu merită să te aprinzi pentru orice nu înțelegi. Văd că, de emoție probabil, îți atribui în citatul de sus o expresie de-a mea. Am mai trecut prin aprecieri că nu știu cu ce se mănâncă multe lucruri (nu agreez expresia, mi se pare prea vulgară, puteai să-mi spui direct că sunt prost), am pielea tăbăcită.
Prin anii 2000 un student nu a promovat „din prima” examenul oral la disciplina mea dar, pentru că era un important lider politic la nivel de județ, s-a simțit competent să mă acuze de față cu ceilalți studenți din sală că habar nu am să examinez. A depus contestații până la minister, tot ce a primit a fost să se prezinte mai bine pregătit, la contestațiile sale primeam și eu răspuns și așa aflam de ele. La a doua prezentare la examen a început cu scuze publice în sala de examen, învățase neșteptat de bine și a promovat chiar cu notă mare. Cu altă ocazie am obligat pe un senator să vină la toate lecțiile practice (conform statutului studentului), am fost singurul care am reușit „performanța”, chiar dacă senatorul a speriat până și pe decan care primea amenințări că, dacă nu mă cumințesc, face să se se desființeze facultatea.
Nu am fost mereu un „șoarece” de catedră. Când prin anii '80 eram tehnolog șef în fabrică aveam astfel de confruntări până la centrala industrială pe seama (ne)înțelegerii tehnologiilor de fabricație care trebuiau să se încadreze în normele absdurde ale acelor vremuri dar, pentru că aduceam foarte multă valută în țară, nu avea nimeni curajul să treacă la fapte peste hotărârile mele deoarece nu avea chef să răspundă petru blocarea contractelor de export din motive de calitate dacă s-ar fi aplicat „indicățiile” lor, deși mi-ar fi fost ușor, eram „acoperit”, dar țineam la meseria mea. Iar ca procedee moderne introdusesem și optimizările pe baza programării matematice, de sorginte capitalistă, adică eficientizarea unor criterii de performanță precum consumul specific, beneficiul, productivitatea, proiectarea integrală pe calculator a sutelor de SDV-uri mărunte și de rutină care consumau manoperă inutilă.

Iar generațiile tinere crează la noi din plin aplicații revoluționare, avem un mare avans în materie de software. Și pe acest portal nu desfășor activitate didactică, pur și simplu arăt ce am reușit să realizez, cu ce instrumenmte, dar fiecare înțelege ce vrea și ce poate.

73 de Tavi YO4BKM!
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

va3fgr
Mesaje: 19
Membru din: Joi Ian 05, 2012 6:44 am
Contact:

Re: Spectre identice la semanle diferite

Mesajde va3fgr » Joi Dec 09, 2021 7:00 pm

Buna ziua d-le. Profesor (yo4bkm),

Va urmaresc de multa vreme postarile si observ utilizarea sistematica de catre dvs. a termenului "Transformata Fourier Completa". Care este definitia acesteia?

In cautarile mele nu am intalnit decat Transformata Fourier Continua si cea Discreta. Prin urmare, v-as ruga sa elaborati putin in legatura cu cea Completa si de ce considerati ca celelalte variante sunt "incomplete".

Va multumesc,
Gabi
==========
Ex. YO3FGR


Înapoi la “Internet, software si calculatoare”

Cine este conectat

Utilizatori care navighează pe acest forum: Niciun utilizator înregistrat și 5 vizitatori