Анализируйте и постройте компоненты РФ

Анализируйте сети в частотном диапазоне

Программное обеспечение RF Toolbox™ позволяет вам анализировать компоненты РФ и сети в частотном диапазоне. Вы используете метод analyze, чтобы анализировать объект схемы по заданному набору частот.

Например, чтобы анализировать коаксиальную линию передачи от 1 ГГц до 2,9 ГГц с шагом 10 МГц:

ckt = rfckt.coaxial;
f = [1.0e9:1e7:2.9e9];
analyze(ckt,f);

Примечание

Поскольку все схемы возражают кроме тех, которые содержат данные из файла, необходимо выполнить анализ частотного диапазона с методом analyze прежде, чем визуализировать и сетевые данные компонента. Для схем, которые содержат данные из файла, тулбокс выполняет анализ частотного диапазона, когда вы используете метод read, чтобы импортировать данные.

Когда вы анализируете объект схемы, тулбокс вычисляет параметры сети схемы, шумовые значения фигуры и выходную точку пересечения третьего порядка (OIP3) значения на заданных частотах и хранит результат анализа в свойстве AnalyzedResult объекта.

Для получения дополнительной информации смотрите страницу с описанием analyze или страницу ссылки на объект схемы.

Визуализируйте и сетевые данные компонента

Тулбокс позволяет вам подтвердить поведение объектов схемы, которые представляют компоненты РФ и сети путем отображения следующих данных на графике:

Большой - и S-параметры маленькие сигнала
Шумовая фигура
Выведите точку пересечения третьего порядка
Данные о степени
Шум фазы
Отношение постоянной волны напряжения
Усиление степени
Групповая задержка
Отражательные коэффициенты
Данные об устойчивости
Передаточная функция

Следующая таблица обобщает доступные графики и графики, наряду с методами, которые можно использовать, чтобы создать каждого и описание ее содержимого.

Постройте тип	Методы	Постройте содержимое
Прямоугольный график	`plot` `plotyy` `loglog` `semilogx` `semilogy`	Параметры как функция частоты или, когда это применимо, условия работы. Доступные параметры включают: S-параметры Шумовая фигура Отношение постоянной волны напряжения (VSWR) OIP3
Бюджетный (3-D) график	`plot`	Параметры как функция частоты для каждого компонента в каскаде, где кривая для данного компонента представляет совокупный вклад каждого компонента РФ до и включая значение параметров того компонента.
График шпоры микшера	`plot`	Степень шпоры микшера как функция частоты для объекта `rfckt.mixer` или объекта `rfckt.cascade`, который содержит микшер.
Polarplot	`polar`	Значение и фаза S-параметров как функция частоты.
График Smith^®	`smithplot`	Действительные и мнимые части S-параметров как функция частоты, используемой для анализа отражений, вызываются несоответствием импеданса.

Для каждого графика вы создаете, вы выбираете параметр, чтобы построить и, опционально, формат, в котором можно построить тот параметр. Формат графика задает, как тулбокс отображает данные по графику. Доступные форматы меняются в зависимости от данных, которые вы выбираете, чтобы построить. Данные, которые можно отобразить на графике, зависят от типа графика, который вы создаете.

Примечание

Можно использовать метод listparam, чтобы перечислить параметры заданного объекта схемы, которые доступны для графического вывода. Можно использовать метод listformat, чтобы перечислить доступные форматы для заданного параметра объекта схемы.

Следующие темы описывают доступные графики:

Прямоугольный
Бюджет
Шпора микшера
Графики в полярной системе координат и графики Смита

Прямоугольный

Можно построить любые параметры, которые относятся к объекту на прямоугольном графике. Можно построить параметры как функцию частоты для любого объекта. Когда вы импортируете данные объектов от .p2d или файла .s2d, можно также построить параметры как функцию любых условий работы из файла, который имеет числовые значения, такие как смещение. Кроме того, когда вы импортируете данные объектов из файла .p2d, можно построить S-параметры большие сигнала как функцию входной мощности или как функция частоты. Эти параметры обозначаются LS11, LS12, LS21 и LS22.

Следующая таблица обобщает методы, которые доступны в тулбоксе для создания прямоугольных графиков, и описывает использование каждого. Для получения дополнительной информации о конкретном типе графика перейдите по ссылке в таблице к документации для того метода.

Метод	Описание
`plot`	График одного или нескольких параметров объекта
`plotyy`	График одного или нескольких параметров объекта с осями Y на обоих левые и правые стороны
`semilogx`	График одного или нескольких параметров объекта с помощью логарифмической шкалы для Оси X
`semilogy`	График одного или нескольких параметров объекта с помощью логарифмической шкалы для Оси Y
`loglog`	График одного или нескольких параметров объекта с помощью двойной логарифмической шкалы

Бюджет

Вы используете бюджетный график ссылки понять отдельный вклад каждого компонента к нанесенному на график значению параметров в каскадной сети с несколькими компонентами.

Бюджетный график является 3D графиком, который показывает одну или несколько кривых значений параметров как функция частоты, упорядоченной индексом схемы каскадной сети.

Рассмотрите следующую каскадную сеть:

casc = rfckt.cascade('Ckts',...
       {rfckt.amplifier,rfckt.lcbandpasspi,rfckt.txline})

Следующие данные показывают, как индекс схемы присвоен каждому компоненту в каскаде, на основе его последовательного положения в сети.

Вы создаете бюджетный график для этого каскада с помощью метода plot со вторым набором аргумента к 'budget', как показано в следующей команде:

plot(casc,'budget','s21')

Кривая на бюджетном графике ссылки для каждого индекса схемы представляет вклады в значение параметров компонентов РФ до того индекса. Следующие данные показывают бюджетный график.

Бюджетный график

Если вы задаете два или больше параметра, тулбокс помещает параметры в один график. Можно только задать единый формат для всех параметров.

Шпора микшера

Вы используете график шпоры микшера понять, как нелинейность микшера влияет на выходную мощность в желаемом микшере выходная частота и в продуктах межмодуляции, которые происходят на следующих частотах:

$f_{o u t} = N * f_{i n} + M * f_{L O}$

где

$f_{i n}$ входная частота.
$f_{L O}$ локальная частота осциллятора.
N и M являются целыми числами.

Тулбокс вычисляет выходную мощность из таблицы межмодуляции микшера (IMT). Эти таблицы описаны подробно в примере Шпор Микшера Визуализации.

График шпоры микшера показывает степень функцией частоты для объекта rfckt.mixer или объекта rfckt.cascade, который содержит микшер. По умолчанию график 3D и показывает диаграмму стебель-листья степени как функция частоты, упорядоченной индексом схемы объекта. Можно создать двумерную диаграмму стебель-листья степени как функция частоты для одного индекса схемы путем определения индекса в команде plot шпоры микшера.

Рассмотрите следующую каскадную сеть:

FirstCkt = rfckt.amplifier('NetworkData', ...
    rfdata.network('Type', 'S', 'Freq', 2.1e9, ...
    'Data', [0,0;10,0]), 'NoiseData', 0, 'NonlinearData', inf);
SecondCkt = read(rfckt.mixer, 'samplespur1.s2d');
ThirdCkt = rfckt.lcbandpasstee('L', [97.21 3.66 97.21]*1e-9, ...
    'C', [1.63 43.25 1.63]*1.0e-12);
CascadedCkt = rfckt.cascade('Ckts', ...
    {FirstCkt, SecondCkt, ThirdCkt});

Следующие данные показывают, как индекс схемы присвоен компонентам в каскаде, на основе его последовательного положения в сети.

Индекс 0 схемы соответствует каскадному входу.
Индекс 1 схемы соответствует LNA вывод.
Индекс 2 схемы соответствует микшеру вывод.
Индекс 3 схемы соответствует фильтру вывод.

Вы создаете график шпоры для этого каскада с помощью метода plot со вторым набором аргумента к 'mixerspur', как показано в следующей команде:

plot(CascadedCkt,'mixerspur')

В рамках трехмерного графика диаграмма стебель-листья для каждого индекса схемы представляет степень в том индексе схемы. Следующие данные показывают график шпоры микшера.

График шпоры микшера

Для получения дополнительной информации о графиках шпоры микшера смотрите страницу с описанием plot.

Графики в полярной системе координат и графики Смита

Можно использовать тулбокс, чтобы сгенерировать Графики Смита и Графики в полярной системе координат. Если вы задаете два или больше параметра, тулбокс помещает параметры в один график.

Следующая таблица описывает Полярный график и опции Графика Смита, а также доступные параметры.

Примечание

LS11, LS12, LS21 и LS22 являются S-параметры большие сигнала. Можно построить эти параметры как функцию входной мощности или как функция частоты.

Постройте тип	Метод	Параметр
`Polar plane`	`polar`	`S11`, `S12`, `S21`, `S22` `LS11`, `LS12`, `LS21`, `LS22` (Объекты с данными только из файла P2D)
`Z Smith chart`	`smithplot` с набором аргумента `type` к `'z'`	`S11`, `S22` `LS11`, `LS22` (Объекты с данными только из файла P2D)
`Y Smith chart`	`smithplot` с набором аргумента `type` к `'y'`	`S11`, `S22` `LS11`, `LS22` (Объекты с данными только из файла P2D)
`ZY Smith chart`	`smithplot` с набором аргумента `type` к `'zy'`	`S11`, `S22` `LS11`, `LS22` (Объекты с данными только из файла P2D)

По умолчанию тулбокс строит параметр как функцию частоты. Когда вы импортируете данные о блоке от .p2d или файла .s2d, можно также построить параметры как функцию любых условий работы из файла, который имеет числовые значения, такие как смещение.

Примечание

Метод circle позволяет вам поместить круги в График Смита, чтобы изобразить области устойчивости и отобразить постоянное усиление, шумовую фигуру, отражение и круги иммитанса. Для получения дополнительной информации об этом методе, смотрите страницу с описанием circle или пример RF Toolbox 2D части о разработке соответствия с сетями.

Для получения дополнительной информации о конкретном типе графика перейдите по ссылке в таблице к документации для того метода.

Вычислите и постройте спецификации временного интервала

Тулбокс позволяет вам вычислить и построить характеристики временного интервала для компонентов РФ.

Этот раздел содержит следующие темы:

Вычислите сетевую передаточную функцию
Соответствуйте объекту модели, чтобы замкнуть данные объектов
Вычислите и постройте ответ временного интервала

Вычислите сетевую передаточную функцию

Вы используете функцию s2tf, чтобы преобразовать S-параметры с 2 портами в передаточную функцию. Функция возвращает вектор значений передаточной функции, которые представляют нормированное усиление напряжения сети с 2 портами.

Следующий код иллюстрирует, как считать данные о файле в пассивный объект схемы, извлечь S-параметры с 2 портами от объекта и вычислить передаточную функцию данных на частотах, для которых заданы данные. z0 является ссылочным импедансом S-параметров, zs является исходным импедансом, и zl является импедансом загрузки. Смотрите страницу с описанием s2tf для получения дополнительной информации о том, как эти импедансы используются, чтобы задать усиление.

PassiveCkt = rfckt.passive('File','passive.s2p')
z0=50; zs=50; zl=50;
[SParams, Freq] = extract(PassiveCkt, 'S Parameters', z0);
TransFunc = s2tf(SParams, z0, zs, zl);

Соответствуйте объекту модели, чтобы замкнуть данные объектов

Вы используете функцию rationalfit, чтобы соответствовать рациональной функции к передаточной функции пассивного компонента. Функция rationalfit возвращает объект rfmodel, который представляет передаточную функцию аналитически.

Следующий код иллюстрирует, как использовать функцию rationalfit, чтобы создать объект rfmodel.rational, который содержит модель рациональной функции передаточной функции, которую вы создали в предыдущем примере.

RationalFunc = rationalfit(Freq, TransFunc)

Чтобы узнать, сколько полюсов тулбокс раньше представляли данные, посмотрите на длину вектора A объекта модели RationalFunc.

nPoles = length(RationalFunc.A)

Примечание

Количество полюсов важно, если вы планируете использовать объект модели РФ, чтобы создать модель для использования в другом средстве моделирования, потому что большое количество полюсов может увеличить время симуляции. Для получения информации о том, как представлять компонент точно с помощью минимального количества полюсов, смотрите, Представляют Объект Схемы с Объектом модели.

Смотрите страницу с описанием rationalfit для получения дополнительной информации.

Используйте метод freqresp, чтобы вычислить частотную характеристику подходящих данных. Чтобы подтвердить образцовую подгонку, постройте передаточную функцию исходных данных и частотную характеристику подходящих данных.

Resp = freqresp(RationalFunc, Freq);
plot(Freq, 20*log10(abs(TransFunc)), 'r', ...
    Freq, 20*log10(abs(Resp)), 'b--');
ylabel('Magnitude of H(s) (decibels)');
xlabel('Frequency (Hz)');
legend('Original', 'Fitting result');
title(['Rational fitting with ', int2str(nPoles), ' poles']);

Вычислите и постройте ответ временного интервала

Вы используете метод timeresp, чтобы вычислить ответ временного интервала передаточной функции, которую представляет RationalFunc.

Следующий код иллюстрирует, как создать случайный входной сигнал, вычислить ответ временного интервала RationalFunc к входному сигналу и построить результаты.

SampleTime=1e-11;
NumberOfSamples=4750;
OverSamplingFactor = 25;
InputTime = double((1:NumberOfSamples)')*SampleTime;
InputSignal = ...
     sign(randn(1, ceil(NumberOfSamples/OverSamplingFactor)));
InputSignal = repmat(InputSignal, [OverSamplingFactor, 1]);
InputSignal = InputSignal(:);

[tresp,t]=timeresp(RationalFunc,InputSignal,SampleTime);
plot(t*1e9,tresp);
title('Fitting Time-Domain Response', 'fonts', 12);
ylabel('Response to Random Input Signal');
xlabel('Time (ns)');

Для получения дополнительной информации о вычислении ответа времени объекта модели, смотрите страницу с описанием timeresp.

Документация