Образцовый усилитель в системах РФ
RF Blockset / Конверт Схемы / Элементы
Используйте блок Amplifier, чтобы смоделировать линейный или нелинейный усилитель, с или без шума. Определение усиления усилителя с помощью источника данных также задает визуализацию входных данных и моделирование. Используйте параметры вкладки Main, чтобы задать усиление усилителя и шум с помощью значений таблицы данных, стандартных файлов s2p, S-параметров или коэффициентов полинома конверта схемы.
Усилитель реализован как полином, управляемый напряжением источник напряжения (VCVS) кроме тех случаев, когда усиление усилителя получено из Data source. VCVS включает нелинейность, которая описана с помощью параметров, перечисленных во вкладке Nonlinearity. Чтобы смоделировать линейное усиление, усилитель реализует отношение V = a1*Vin между напряжениями ввода и вывода. Входным напряжением является V i (t) = A i (t) ejωt, и выходным напряжением является V o (t) = A o (t) ejωt в каждом поставщике услуг w = 2πf в среде RF Blockset™.
В случае, если усиление усилителя получено из источника данных, реализация усилителя основана на данных S-параметра.
Нелинейное усиление моделируется как полином (со степенью насыщения, вычисленной автоматически). Это также производит дополнительные частоты межмодуляции.
Source of amplifier gain — Исходный параметр усиления усилителяAvailable power gain (значение по умолчанию) | Open circuit voltage gain | Data source | Polynomial coefficientsИсходный параметр усиления усилителя, заданного как одно из следующего:
Available power gain — параметр Available power gain используется, чтобы вычислить линейный термин усиления напряжения полиномиального VCVS, a 1. Это вычисление принимает совпадающее завершение загрузки для усилителя.
Open circuit voltage gain — параметр Open circuit voltage gain используется в качестве линейного термина усиления напряжения полиномиального VCVS, a 1.
Data source —
При использовании опции источника данных, S 11 и S 22, используются в качестве импедансов ввода и вывода. Источники данных заданы с помощью или Data file или Network-parameters или Rational model, в зависимости от значения Data source.
Polynomial coefficients — Блок реализует нелинейное усиление напряжения согласно заданным полиномиальным коэффициентам
Available power gain — Доступное усиление степениdB (значение по умолчанию) | скаляр Доступное усиление степени усилителя, заданного как скаляр в дБ. Задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain во вкладке Source of amplifier gain.
Open circuit voltage gain — Усиление напряжения разомкнутой цепиdB (значение по умолчанию) | скаляр Напряжение разомкнутой цепи усилителя, заданного как скаляр в дБ. Задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Open circuit voltage gain во вкладке Source of amplifier gain.
Data source — Источник данныхData File (значение по умолчанию) | Network-parameters | Rational ModelИсточник данных, заданный как одно из следующего:
Data file — Имя файла Пробного камня с extension.s2p.
Network-parameters — Обеспечьте данные Network parameter, такие как S-parameters, Y-parameters и Z-parameters с соответствующим Frequency и Reference impedance (ohms) для усилителя.
Rational model — Обеспечьте значения для Residues, Poles и параметров Direct feedthrough, которые соответствуют уравнению для рациональной модели
В этом рациональном образцовом уравнении каждый Ck является остатком полюса Ak. Если Ck является комплексным, соответствующий комплексно-сопряженный полюс и остаток должны также быть перечислены. Этот объект имеет свойства C, A и D. Можно использовать эти свойства задать Residues, Poles и параметры Direct feedthrough.
Когда усилитель нелинеен, нелинейность применяется только к термину S21 рассеивающихся параметров, представляющих элемент с 2 портами. В этом случае S21 независим от частоты со своим постоянным значением, являющимся или максимальным значением S21 или значением S21 на частоте Операции, заданной пользователем. Другие параметры рассеивания, S11, S12 и S22 остаются то же самое как в линейном случае.
Чтобы включить этот параметр, выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain.
Polynomial coefficients — Полиномиальные коэффициенты[0 1] (значение по умолчанию) | векторПорядок полинома, заданного как вектор.
Порядок полинома должен быть меньше чем или равен 9. Коэффициенты упорядочены в возрастающих степенях. Если вектор имеет 10 коэффициентов, [a0,a1,a2, ... a9]
Vout = a 0 + a 1Vin + a 2Vin2 + ... + a 9Vin9
где a 1 представляет линейный термин усиления, и условия высшего порядка моделируются согласно [1].
Например, векторный [a0,a1,a2,a3] [a0,a1,a2] [a0,a1,a2, 0]
Чтобы включить этот параметр, выберите Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Network parameter type — Сетевой тип параметраS-parameters (значение по умолчанию) | Y-parameters | Z-parametersСетевой тип параметра, заданный как S-parameters, Y-parameters или Z-parameters.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Network-parameters во вкладке Data source.
Input impedance (Ohm) — Входной импеданс50 (значение по умолчанию) | скаляр Входной импеданс усилителя, заданного как скаляр.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain или Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Output impedance (Ohm) — Выходной импеданс50 (значение по умолчанию) | скаляр Выходной импеданс усилителя, заданного как скаляр.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain или Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Data file — Имя сетевого файла данных параметраsimrfV2_unitygain.s2p (значение по умолчанию) | вектор символовИмя сетевого файла данных параметра, заданного как вектор символов.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Data file in Data source.
Frequency (dB) — Частота сетевых параметров1e9 Hz (значение по умолчанию) | скаляр | Hz | kHz | MHz | GHzЧастота сетевых параметров, заданных как скаляр в Гц.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Network-parameters in Data source.
Reference Impedance(Ohm) — Ссылочный импеданс сетевых параметров50 (значение по умолчанию) | скаляр Ссылочный импеданс сетевых параметров, заданных как скаляр.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Network-parameters in Data source.
Residues — Остатки в порядке рациональной модели0 (значение по умолчанию) | векторОстатки в порядке рациональной модели, заданной как вектор.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model in Data source.
Poles — Остатки в порядке рациональной модели0 (значение по умолчанию) | векторПолюса в порядке рациональной модели, заданной как вектор.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model in Data source.
Direct feedthrough — Прямое сквозное соединение {0 0:1 0} (значение по умолчанию) | массив векторовПрямое сквозное соединение, заданное как вектор массивов.
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model in Data source.
Specify operation frequency — Specifyon (значение по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо задать нелинейный Polynomial coefficients в Source of amplifier gain. Затем выберите Piece-wise linear orColored in Noise distribution в Шумовой панели.
Operation frequency — Частота операции0 (значение по умолчанию) | скаляр | векторЧастота операции, заданная как скаляр или вектор в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Ground and hide negative terminals — Заземлите терминалы схемы РФon (значение по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы заземлить и скрыть отрицательные терминалы. Очистите этот параметр, чтобы представить отрицательные терминалы. Путем представления этих терминалов можно соединить их с другими частями модели.
По умолчанию эта опция выбрана.
Nonlinear polynomial type — Тип нелинейностиEven and odd order (значение по умолчанию) | Odd orderТип нелинейности, заданной как Even and odd order или Odd order.
Когда вы выбираете Even and odd order, усилитель может произвести второй - и частоты межмодуляции третьего порядка в дополнение к линейному члену.
Когда вы выбираете Odd order, усилитель генерирует только нечетные частоты межмодуляции порядка.
Линейное усиление определяет линейный a 1 термин. Блок вычисляет остающиеся условия от заданных параметров. Этими параметрами является IP3, 1-dB gain compression power, Output saturation power и Gain compression at saturation. Количество ограничений, которые вы задаете, определяет порядок модели. Данные показывают графическое определение нелинейных параметров усилителя.
Intercept points convention — Соглашение точек пересеченияOutput (значение по умолчанию) | InputСоглашение точек пересечения, заданное Input - отнесенный, или Output - отнесенное соглашение. Используйте эту спецификацию для точек пересечения, степени сжатия с 1 усилением дБ и степени насыщения.
IP2 — Точка пересечения второго порядкаinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmТочка пересечения второго порядка, заданная как скаляр.
Чтобы установить этот параметр, выберите Even and odd order in Nonlinear polynomial type.
IP3 — Точка пересечения третьего порядкаinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmТочка пересечения третьего порядка, заданная как скаляр.
1-dB gain compression power — Степень сжатия с 1 усилением дБinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmСтепень сжатия с 1 усилением дБ, заданная как скаляр.
Чтобы установить этот параметр, выберите Odd order in Nonlinear polynomial type.
Output saturation power — Выведите степень насыщенияinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmВыведите степень насыщения, заданную как скаляр. Блок использует это значение, чтобы вычислить точку насыщения напряжения, используемую в нелинейной модели. В этом случае первая производная полинома является нулем, и вторая производная отрицательна.
Чтобы установить этот параметр, выберите Odd order in Nonlinear polynomial type.
Gain compression at saturation — Получите сжатие в насыщенииinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmПолучите сжатие в насыщении, заданном как скаляр.
Когда Nonlinear polynomial type будет Odd order, задайте сжатие усиления в насыщении.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Odd order in Nonlinear polynomial type. Затем измените значение по умолчанию Output saturation power
Specify operation frequency — Specifyon (значение по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
Чтобы включить этот параметр, источник данных должен быть нелинейным, или шум должен быть окрашен.
Operation frequency — Частота операции0 (значение по умолчанию) | скаляр | векторЧастота операции, заданная как скаляр или вектор в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Simulate noise — Моделируйте тепловые помехиon (значение по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы моделировать шум, как задано в параметрах блоков или на файле.
Если шум задан в файле .s2p, то он используется для симуляции.
Noise type — Шумовой типNoise figure (значение по умолчанию) | Spot noise dataШумовой тип, заданный как Noise figure или Spot noise data.
Noise distribution — Шумовое распределениеWhite (значение по умолчанию) | Piece-wise linear | ColoredШумовое распределение, заданное как:
White, спектральная плотность является одним неотрицательным значением. Значение степени шума зависит от пропускной способности поставщика услуг, и пропускная способность зависит от временного шага. Это - некоррелированый источник шума.
Piece-wise linear, спектральная плотность является вектором значений [пи]. Для каждого поставщика услуг источник шума ведет себя как белый некоррелированый шум. Степень источника шума зависима поставщиком услуг.
Colored, зависит и от поставщика услуг и от пропускной способности. Это - коррелированый источник шума.
Noise figure (dB) — Шумовая фигураШумовая фигура, заданная как скаляр в децибелах.
Frequencies — Данные о частоте0 Hz (значение по умолчанию) | скаляр | векторДанные о частоте, заданные как скаляр или вектор в герц.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Piece-wise linear или Colored in Noise distribution.
Minimum noise figure (dB) — Минимальная шумовая фигура0 (значение по умолчанию) | скаляр | векторМинимальная шумовая фигура, заданная как скаляр или вектор в децибелах.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data in Noise type.
Optim reflection coefficient — Коэффициент отражения Optim0 (значение по умолчанию) | скаляр | векторКоэффициент отражения Optim, заданный как скаляр или вектор.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data in Noise type.
Equivalent normalized noise resistance — Эквивалентное нормированное шумовое сопротивление0 (значение по умолчанию) | скаляр | векторЭквивалентное нормированное шумовое сопротивление, заданное как скаляр или вектор.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data in Noise type.
Automatically estimate impulse response duration — Автоматически оцените импульсную длительность ответаon (значение по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсный ответ для зависимых шумов частоты. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать импульсную длительность ответа с помощью Impulse response duration. Вы не можете задать импульсный ответ, когда усилитель нелинеен, когда в этом случае шум моделируется как белый шум.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Colored in Noise distribution.
Impulse response duration — Импульсная длительность ответа1e-10 s (значение по умолчанию) | скалярИмпульсная длительность ответа раньше моделировала подчиненный шум частоты, заданный как скаляр в секундах. Вы не можете задать импульсный ответ, если усилитель нелинеен.
Устанавливать этот параметр, сначала ясный Automatically estimate impulse response duration.
Modeling options — Образцовые S-параметрыTime-domain (rationalfit) (значение по умолчанию) | Frequency-domainОбразцовые S-параметры, заданные как:
Временной интервал (rationalfit) метод создает аналитическую рациональную модель, которая аппроксимирует целую область значений данных. При моделировании использования Time domain Plot во вкладке Visualization отображает на графике данные, заданные в Data Source и значениях в функции rationalfit.
Частотный диапазон вычисляет основополосный импульсный ответ для каждой несущей частоты независимо. Этот метод основан на свертке. Существует опция, чтобы задать длительность импульсного ответа. Для получения дополнительной информации смотрите, Сравнивают Опции Симуляции Времени и Частотного диапазона для S-параметров.
Для Усилителя и блоков S-параметров, значением по умолчанию является Time domain (rationalfit). Для блока Transmission Line значением по умолчанию является Frequency domain.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Data source in Source of amplifier gain. Этот выбор активирует Вкладку Modeling, которая содержит Modeling options
Fitting options — Rationalfit подходящие опцииFit individually (значение по умолчанию) | Share poles by column | Share all polesRationalfit подходящие опции, заданные как Fit individually, Share poles by column или Share all poles.
Rational fitting results показывает значения Number of independent fits, Number of required poles и Relative error achieved (dB).
Чтобы установить этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) in Modeling options.
Relative error desired (dB) — Относительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки-40 (значение по умолчанию) | скалярОтносительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки, заданной как скаляр.
Чтобы установить этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) in Modeling options.
Automatically estimate impulse response duration — Автоматически вычислите импульсный ответon | offВыберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсный ответ. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать импульсную длительность ответа с помощью Impulse response duration.
Чтобы установить этот параметр, выберите Frequency domain in Modeling options.
Impulse response duration — Импульсная длительность ответа1e-10 (значение по умолчанию) | скалярИмпульсная длительность ответа, заданная как скаляр.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Frequency domain in Modeling options. Затем очистите Automatically estimate impulse response duration.
Use only S-parameter magnitude with appropriate delay — Используйте только значение S-параметра с соответствующей задержкойoff (значение по умолчанию) | onВыберите этот параметр к фазе s-параметра и задержите импульсный ответ наполовину его длина. Этот параметр применим только для данных S-параметра, смоделированных во временном интервале. Можно использовать это, чтобы сформировать спектральное содержимое с эффектами фильтра путем определения только значения.
Этот параметр вводит искусственную задержку с системой.
Source of frequency data — Источник данных частотыExtracted from data source (значение по умолчанию) | User-definedИсточник данных частоты, заданный как:
Когда Source of frequency data является Extracted from data source, Data source должен быть установлен в Data file. Проверьте, что заданный Data file содержит данные о частоте.
Когда Source of frequency data будет User-specified, задайте вектор частот в параметре Frequency data. Кроме того, задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Data source in Source of amplifier gain. Этот выбор активирует Вкладку Visualization, которая содержит Source of frequency data
Frequency data — Область значений данных о частоте[1e9:1e6:3e9] (значение по умолчанию) | вектор | Hz | kHz | MHz | GHzОбласть значений данных о частоте, заданная как вектор
Plot type — Тип графика данныхX-Y plane (значение по умолчанию) | Polar plane | Z Smith chart | Y Smith chart | ZY Smith chartТип графика данных, который вы хотите произвести со своими данными, заданными как одно из следующего:
X-Y plane — Сгенерируйте Декартов график своих данных по сравнению с частотой. Чтобы создать линейный, полужурнал или графики логарифмического журнала, установил Y-axis scale и X-axis scale соответственно.
Polar plane — Сгенерируйте полярный график своих данных. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.
Z smith chart, Y smith chart и ZY smith chart — Сгенерируйте график Smith®. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.
Parameter 1 — Тип S-параметров, чтобы построитьS11 (значение по умолчанию) | S12 | S21 | S22 | NFТип S-параметров, чтобы построить, заданный как S11, S12, S21 или S22. То, когда шум является спектральным графическим выводом NF, возможно.
Parameter 2 — Тип S-параметров, чтобы построитьNone (значение по умолчанию) | S11 | S12 | S21 | S22 | NFТип S-параметров, чтобы построить, заданный как S11, S12, S21 или S22. То, когда шум является спектральным графическим выводом NF, возможно.
Format1 — Постройте форматMagnitude (decibels) (значение по умолчанию) | Angle(degrees) | Real | ImaginaryПостройте формат, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real или Imaginary.
Format2 — Постройте форматMagnitude (decibels) (значение по умолчанию) | Angle(degrees) | Real | ImaginaryПостройте формат, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real или Imaginary.
Y-axis scale — Шкала оси YLinear (значение по умолчанию) | LogarithmicШкала оси Y, заданная как Linear или Logarithmic.
X-axis scale — Шкала оси XLinear (значение по умолчанию) | LogarithmicШкала оси X, заданная как Linear или Logarithmic.
График Отобразите заданные данные на графикеОтобразите заданные данные на графике с помощью кнопки графика.
Шумовая фигура представляет только подмножество шумовой информации (определите шумовые данные), должен был полностью описать шумовое поведение устройства 2D порта. Когда только шумовая фигура задана, усилитель RF Blockset задает точечные шумовые параметры следующим образом:
Выставки усилителя задали шумовую фигуру, когда исходный импеданс является соответствующим к ссылочному импедансу (
).
Шум в усилителях RF Blockset представлен как два коррелированых источника шума во входном порту бесшумного 2D порта:
Отклонением источников шума и корреляцией управляет ABCD-корреляционная-матрица:
это определяется измеримыми количествами:
NFmin - Минимальная шумовая фигура
Rn - Эквивалентное шумовое сопротивление
Yopt - Оптимальная исходная проводимость
k - Константа Болцмена
T - Шумовая температура в Келвине
.
Вышеупомянутые количества заданы в усилителе от шумового раздела данных в файле .s2p или непосредственно как замаскированные параметры в шумовой панели. В обоих случаях:
NFmin задан в децибелах
Rn задан как эквивалентное нормированное сопротивление, RN (Rn = Z0RN).
Yopt задан с точки зрения оптимального отражательного коэффициента, Γopt (Yopt = Y0(1-Γopt)/(1+Γopt)).
В вышеупомянутом Z0 = 1/Y0 является ссылочным импедансом, который действителен. Если Source of amplifier gain является Data source, ссылочный импеданс задан в файле .s2p или в маске усилителя. Другими мудрыми ссылочный импеданс составляют 50 Ом.
Шумовой фактор, F, усилителя затронут шумным исходным импедансом, Zs, и определяется от ABCD-корреляционной-матрицы:
Шумовая фигура, NF, получена из шумового факторного использования, NF = 10log(F).
[1] Гонсалес, Гильермо. “Микроволновые транзисторные усилители: анализ и проектирование”, Englewood Cliffs, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1984.
[2] Grob, Зигфрид и Юрген Линднер. “Полиномиальная образцовая деривация нелинейных усилителей, отдел информационных технологий, университет Ульма, Германия.
[3] Kundert, Кен. “Точное и быстрое измерение IP 2 и IP 3”, разработчики ведут сообщество, версию 1b, 22 мая 2002. http://www.designers-guide.org/analysis/intercept-point.pdf.
[4] Pozar, Дэвид М. “Микроволновая разработка”, Хобокен NJ: John Wiley & Sons, 2005.
