Образцовый фильтр РФ Используя эквивалентную основную полосу
Обзор примера полосового фильтра LC
В этом примере вы моделируете затухание сигнала, вызванное фильтром РФ путем сравнения сигналов при вводе и выводе фильтра.
Фильтр РФ, который вы используете в этом примере, является полосовым фильтром LC с пропускной способностью 200 МГц, сосредоточенных на уровне 700 МГц. Вы используете входной сигнал с тремя тонами, чтобы стимулировать область значений внутриполосных и внеполосных частот фильтра. Входной сигнал имеет следующие тоны:
700 МГц — Центр фильтра
600 МГц — Более низкое ребро полосы пропускания фильтра
900 МГц — Вне полосы пропускания фильтра
Вы моделируете эффекты фильтра по пропускной способности 500 МГц.
Выберите Blocks to Represent System Components
В этой части примера вы выбираете блоки, чтобы представлять входной сигнал, фильтр РФ и отображения сигнала.
Вы моделируете фильтр РФ с помощью физической подсистемы, которая является набором одного или нескольких физических блоков, заключенных в скобки блоком Input Port и блоком Output Port. Подсистема фильтра РФ состоит из блока LC Bandpass Pi и блоков Входного порта и Выходного порта. Функция блоков Входного порта и Выходного порта должна соединить физическую часть модели, которая использует двунаправленные сигналы РФ и остальную часть модели, которая использует однонаправленные сигналы Simulink®.
В следующей таблице перечислены блоки, которые представляют компоненты системы и описание роли каждого блока.
Блок | Описание |
|---|---|
| Sine Wave | Генерирует сигнал с тремя каналами. |
| Matrix Sum | Комбинирует три сигнала канала в один исходный сигнал с тремя тонами. |
| Input Port | Устанавливает параметры, которые характерны для всех блоков в подсистеме фильтра РФ, включая исходный импеданс подсистемы, которая используется, чтобы преобразовать Сигналы Simulink в RF Blockset™ Эквивалентная Основополосная физическая среда моделирования. |
| LC Bandpass Pi | Моделирует затухание сигнала, вызванное фильтром РФ, который, в этом примере, является фильтром Пи Полосы пропускания LC. |
| Output Port | Устанавливает параметры, которые характерны для всех блоков в подсистеме фильтра РФ. Эти параметры включают импеданс загрузки подсистемы, которая используется, чтобы преобразовать сигналы РФ в Сигналы Simulink. |
| Spectrum Analyzer | Отображения сигнализируют во входе к и выводе фильтра. |
Создайте модель
В этой части примера вы создаете модель Simulink, добавляете блоки в модель и соединяете блоки.
Создайте модель с блоками, показанными в следующей таблице. Столбец Библиотеки таблицы задает иерархический путь к каждому блоку.
Блок
Путь к библиотеке
Количество
Sine Wave DSP System Toolbox> Sources 1
Matrix Sum DSP System Toolbox> Math Functions> Matrices and Linear Algebra> Matrix Operations 1
Spectrum Analyzer DSP System Toolbox> Sinks 2
Input Port RF Blockset> Equivalent Baseband> Equivalent Baseband> Input/Output Ports 1
LC Bandpass Pi RF Blockset> Equivalent Baseband> Ladder Filters 1
Output Port RF Blockset> Equivalent Baseband> Input/Output Ports 1
Соедините блоки как показано в следующей фигуре.
Для получения дополнительной информации о соединении физических и математических блоков смотрите блоки Model Подключения.
Теперь вы готовы задать параметры блоков.
Задайте параметры модели
В этой части примера вы задаете следующие параметры, чтобы представлять поведение компонентов системы:
Параметры входного сигнала
Вы генерируете исходный сигнал с тремя тонами использование двух блоков. Вы используете блок Sine Wave, чтобы сгенерировать комплексный сигнал с тремя каналами, где каждый канал соответствует различной частоте. Затем вы используете блок Matrix Sum, чтобы объединить каналы в один исходный сигнал с тремя тонами. Без этого блока сигнал во всех последующих блоках имел бы три независимых канала.
RF Blockset Эквивалентный Основополосный алгоритм симуляции требует, чтобы вы переключили частоты входного сигнала. Программное обеспечение моделирует подсистему фильтра с помощью комплексно-основополосной техники моделирования, которая автоматически переключает ответ фильтра и сосредотачивает его в нуле. Необходимо переключить частоты сигналов вне физической подсистемы той же суммой.
Для получения дополнительной информации о комплексно-основополосном моделировании смотрите, Создают Комплексную Основополосно-эквивалентную Модель.
Примечание
Все сигналы в модели РФ должны быть комплексными, чтобы совпадать с сигналами в физической подсистеме, таким образом, вы создаете комплексный входной сигнал.
Центральная частота полосового фильтра LC составляет 700 МГц, таким образом, вы используете исходный сигнал с тремя тонами с тонами, которые являются на 700 МГц ниже фактических тонов, на уровне-100 МГц, 0 МГц и 200 МГц, соответственно.
В диалоговом окне блока Sine Wave:
Установите параметр Amplitude на
1e-6.Установите параметр Frequency (Hz) на
[-100 0 200]*1e6.Установите параметр Output complexity на
Complex.Установите параметр Sample time на
1/500e6.Установите параметр Samples per frame на
128.
В диалоговом окне блока Matrix Sum:
Установите параметр Sum over на
Specified dimension.Установите параметр Dimension на
2.
Отфильтруйте параметры подсистемы
В этой части примера вы конфигурируете блоки, которые моделируют подсистему фильтра РФ — Входной порт, Пи Полосы пропускания LC и блоки Выходного порта.
Установите параметры блоков Входного порта можно следующим образом:
Treat input Simulink signal as =
Incident power waveЭта опция говорит blockset интерпретировать входной сигнал как инцидентную волну степени к подсистеме РФ, а не исходное напряжение подсистемы РФ.
Примечание
Если вы используете значение по умолчанию для этого параметра, программное обеспечение интерпретирует входной Сигнал Simulink как исходное напряжение. В результате источник и загрузка, которые моделируют блоки Входного порта и Выходного порта, соответственно, вводят 6 дБ потери в физическую систему на всех частотах. Для получения дополнительной информации о том, почему происходит эта потеря, см. примечание в Преобразовании в и от Сигналов Simulink.
Center frequency =
700e6Sample time (s) =
1/500e6Input Processing =
Columns as channels (frame based)Снимите флажок Add noise, таким образом, программное обеспечение не включает шум в симуляцию. Чтобы изучить, как смоделировать шум, смотрите Образцовый Шум.
Примечание
Необходимо ввести Sample time (s), потому что блок Input Port не наследовал шаг расчета от входного сигнала. Заданный шаг расчета должен совпадать с шагом расчета входного сигнала. Sample time (s)
1/500e6, второго используемый в этом примере, эквивалентен пропускной способности 500 МГц.Примите параметры по умолчанию для индуктивности и емкости в блоке LC Bandpass Pi. Эти параметры создают фильтр с желаемой пропускной способностью 200 МГц, сосредоточенных на уровне 700 МГц.
Примите, что параметры по умолчанию для блока Output Port используют импеданс загрузки 50 Ом.
Параметры отображения сигнала
В этой части примера вы задаете:
Установите Спектр параметры Анализатора можно следующим образом:
В View вкладка проверяют Spectrum Settings. В
Trace optionsустанавливает параметр Units наdBm.В View вкладка открывают Configuration Properties. Установите параметр Minimum Y-limit на
-291и параметр Maximum Y-limit к-67. Кроме того, установите параметр Y-axis label наdBm.
Установите Спектр Анализатор 1 параметр можно следующим образом:
В View вкладка проверяют Spectrum Settings. В
Trace optionsустанавливает параметр Units наdBm.В View вкладка открывают Configuration Properties. Установите параметр Minimum Y-limit на
-291и параметр Maximum Y-limit к-67. Кроме того, установите параметр Y-axis label наdBm.
Валидируйте компоненты фильтра и запустите симуляцию
В этой части примера вы подтверждаете поведение блока фильтра Пи Полосы пропускания LC путем графического вывода его частотной характеристики и затем запускаете симуляцию.
Примечание
Когда вы строите информацию о физическом блоке, график отображает фактическую частотную характеристику блока в выбранной полосе пропускания (т.е. ответ на непереключенных частотах), не ответ на переключенных частотах. Для получения дополнительной информации об этом сдвиге смотрите Параметры Входного сигнала.
Дважды кликните блок LC Bandpass Pi, чтобы открыть диалоговое окно блока.
Выберите вкладку Visualization и нажмите Plot, чтобы построить частотную характеристику фильтра. Это строит значение S21 как функция частоты, которая представляет усиление фильтра.
Отфильтруйте усиление
Примечание
Физические блоки только моделируют полосу частот вокруг центральной частоты физической подсистемы. Необходимо выбрать шаг расчета и центральную частоту, таким образом, что все важные характеристики частоты физической подсистемы падают в этой полосе частот. График показывает частотную характеристику фильтра для фрагмента спектра РФ что физическая модель блоков. В этом примере физические блоки моделируют полосу на 500 МГц, сосредоточенную на уровне 700 МГц, как задано блоком Input Port.
В окне модели выберите Simulation> Start, чтобы запустить симуляцию.
Анализируйте результаты симуляции
В этой части примера вы анализируете результаты симуляции. Этот раздел содержит следующие темы:
Сравните сигналы ввода и вывода фильтра РФ
Можно просмотреть исходный сигнал и отфильтрованный сигнал в окнах Spectrum Analyzer, в то время как модель запускается. Эти окна появляются автоматически, когда вы запускаете симуляцию.
Блоки Spectrum Analyzer отображают сигналы на переключенных (основополосно-эквивалентных) частотах, не на выбранных частотах полосы пропускания. Можно повторно маркировать x - оси окон Spectrum Analyzer, чтобы отобразить сигнал полосы пропускания путем ввода значения параметров Center frequency 700e6 (от блока Input Port) для параметра Frequency display offset (Hz) во вкладке Axis Properties диалоговых окон блока Spectrum Analyzer. Для получения дополнительной информации о комплексно-основополосном моделировании смотрите, Создают Комплексную Основополосно-эквивалентную Модель.
Spectrum Analyzer блокирует степень отображения спектральная плотность, нормированная к модульной частоте дискретизации. Чтобы отобразить степень на канал, вставьте блок Gain с набором параметра Gain к 1/sqrt(N) перед каждым блоком Spectrum Analyzer. N является количеством каналов. Блок Gain находится в библиотеке Simulink> Commonly Used Blocks.
В этом примере N является 128 (значение параметра Samples per frame блока Sine Wave, 128).
Примечание
RF Blockset Эквивалентные Основополосные сигналы представляет амплитуды, не напряжения. Это означает, что в продукте, степень задана как:
Следующий график показывает входной сигнал фильтра РФ, который вы задали в блоке Sine Wave.
Введите к фильтру РФ
Следующий график показывает отфильтрованный сигнал. Заметьте, что фильтр РФ не ослабляет сигнал на центральной частоте.
Ослабленный Вывод фильтра РФ
Постройте параметры модели подсистемы фильтра
После того, как вы моделируете модель РФ, можно оценить поведение физической подсистемы путем графического вывода сетевых параметров блока Output Port.
Примечание
Когда вы строите информацию о физической подсистеме, график отображает фактическую частотную характеристику подсистемы в выбранной полосе пропускания (т.е. ответ на непереключенных частотах), не ответ на переключенных частотах.
Чтобы понять частотную характеристику фильтра, исследуйте S-параметры как функцию частоты для подсистемы фильтра РФ на составном графике.
Откройте диалоговое окно блока Output Port путем двойного клика по блоку.
Выберите вкладку Visualization и нажмите Plot.
Составной график, показанный в следующей фигуре, содержит четыре отдельных графика в одной фигуре. Для блока Output Port составной график показывает следующее функцией частоты (против часовой стрелки от верхнего левого графика):
Плоский график X-Y значения усиления фильтра, S21, в децибелах.
Плоский график X-Y фазы усиления фильтра, S21, в градусах.
График З Смита, показывающий действительные и мнимые части коэффициента отражения фильтра, S11.
Полярный плоский график, показывающий значение и фазу коэффициента отражения фильтра, S11.
Примечание
В этом примере ответ подсистемы фильтра совпадает с ответом блока фильтра, потому что подсистема содержит только блок фильтра.
