Усилитель
Образцовый усилитель в системах РФ
- Библиотека:
RF Blockset / Конверт Схемы / Элементы
Описание
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.
Параметры
Основной
Source of amplifier gain — Исходный параметр усиления усилителя
Available power gain (значение по умолчанию) | Open circuit voltage gain | Data source | Polynomial coefficients
Исходный 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 fileилиNetwork-parametersилиRational model, в зависимости от значенияData source.Polynomial coefficients— Блок реализует нелинейное усиление напряжения согласно заданным полиномиальным коэффициентам
Available power gain — Доступное усиление степени
0 dB (значение по умолчанию) | скаляр
Доступное усиление степени усилителя, заданного как скаляр в дБ. Задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain во вкладке Source of amplifier gain.
Open circuit voltage gain — Усиление напряжения разомкнутой цепи
0 dB (значение по умолчанию) | скаляр
Напряжение разомкнутой цепи усилителя, заданного как скаляр в дБ. Задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Open circuit voltage gain во вкладке Source of amplifier gain.
Data source — Источник данных
Data File (значение по умолчанию) | Network-parameters | Rational Model
Источник данных, заданный как одно из следующего:
Data file— Имя файла Пробного камня с extension.s2p.Network-parameters— Обеспечьте данные Network parameter, такие какS-parameters,Y-parametersиZ-parametersс соответствующим Frequency и Reference impedance (ohms) для усилителя.Rational model— Обеспечьте значения для Residues, Poles и параметров Direct feedthrough, которые соответствуют уравнению для рациональной моделиВ 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,AиD. 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.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain.
Polynomial coefficients — Полиномиальные коэффициенты
[0 1] (значение по умолчанию) | вектор
Порядок 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]
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, выберите Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Network parameter type — Сетевой тип параметра
S-parameters (значение по умолчанию) | Y-parameters | Z-parameters
Сетевой тип параметра, заданный как S-parameters, Y-parameters или Z-parameters.
Зависимости
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 импеданс
50 (значение по умолчанию) | скаляр
Входной импеданс усилителя, заданного как скаляр.
Зависимости
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 импеданс
50 (значение по умолчанию) | скаляр
Выходной импеданс усилителя, заданного как скаляр.
Зависимости
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 параметра
simrfV2_unitygain.s2p (значение по умолчанию) | вектор символов
Имя сетевого файла данных параметра, заданного как вектор символов.
Зависимости
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Data file in Data source.
Frequency (dB) — Частота сетевых параметров
1e9 Hz (значение по умолчанию) | скаляр | Hz | kHz | MHz | GHz
Частота сетевых параметров, заданных как скаляр в Гц.
Зависимости
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 параметров
50 (значение по умолчанию) | скаляр
Ссылочный импеданс сетевых параметров, заданных как скаляр.
Зависимости
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 модели
0 (значение по умолчанию) | вектор
Остатки в порядке рациональной модели, заданной как вектор.
Зависимости
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 модели
0 (значение по умолчанию) | вектор
Полюса в порядке рациональной модели, заданной как вектор.
Зависимости
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 векторов
Прямое сквозное соединение, заданное как вектор массивов.
Зависимости
Включить этот параметр, первый избранный Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model in Data source.
Частота операции Specify operation frequency — Specify
on (значение по умолчанию) | off
Выберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
Зависимости
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 операции
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Частота операции, заданная как скаляр или вектор в Гц.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Ground and hide negative terminals — Заземлите терминалы схемы РФ
on (значение по умолчанию) | off
Выберите 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.
Нелинейность
Nonlinear polynomial type — Тип нелинейности
Even and odd order (значение по умолчанию) | Odd order
Тип 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 пересечения
Output (значение по умолчанию) | Input
Соглашение 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 порядка
inf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBm
Точка пересечения второго порядка, заданная как скаляр.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, выберите Even and odd order in Nonlinear polynomial type.
IP3 — Точка пересечения третьего порядка
inf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBm
Точка пересечения третьего порядка, заданная как скаляр.
1-dB gain compression power — Степень сжатия с 1 усилением дБ
inf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBm
Степень сжатия с 1 усилением дБ, заданная как скаляр.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, выберите Odd order in Nonlinear polynomial type.
Output saturation power — Выведите степень насыщения
inf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBm
Выведите 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.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, выберите Odd order in Nonlinear polynomial type.
Gain compression at saturation — Получите сжатие в насыщении
inf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBm
Получите сжатие в насыщении, заданном как скаляр.
Когда Nonlinear polynomial type будет Odd order, задайте сжатие усиления в насыщении.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Odd order in Nonlinear polynomial type. Затем измените значение по умолчанию Output saturation power
Частота операции Specify operation frequency — Specify
on (значение по умолчанию) | off
Выберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, источник данных должен быть нелинейным, или шум должен быть окрашен.
Operation frequency — Частота операции
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Частота операции, заданная как скаляр или вектор в Гц.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Шум
Simulate noise — Моделируйте тепловые помехи
on (значение по умолчанию) | off
Выберите 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 тип
Noise figure (значение по умолчанию) | Spot noise data
Шумовой тип, заданный как Noise figure или Spot noise data.
Noise distribution — Шумовое распределение
White (значение по умолчанию) | Piece-wise linear | Colored
Шумовое 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 фигура
0 (значений по умолчанию) | скаляр
Шумовая фигура, заданная как скаляр в децибелах.
Frequencies — Данные о частоте
0 Hz (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Данные о частоте, заданные как скаляр или вектор в герц.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Piece-wise linear или Colored in Noise distribution.
Minimum noise figure (dB) — Минимальная шумовая фигура
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Минимальная шумовая фигура, заданная как скаляр или вектор в децибелах.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data in Noise type.
Optim reflection coefficient — Коэффициент отражения Optim
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Коэффициент отражения Optim, заданный как скаляр или вектор.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data in Noise type.
Equivalent normalized noise resistance — Эквивалентное нормированное шумовое сопротивление
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Эквивалентное нормированное шумовое сопротивление, заданное как скаляр или вектор.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data in Noise type.
Automatically estimate impulse response duration — Автоматически оцените импульсную длительность ответа
on (значение по умолчанию) | off
Выберите 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.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Colored in Noise distribution.
Impulse response duration — Импульсная длительность ответа
1e-10 s (значение по умолчанию) | скаляр
Импульсная длительность ответа раньше моделировала подчиненный шум частоты, заданный как скаляр в секундах. Вы не можете задать импульсный ответ, если усилитель нелинеен.
Зависимости
Устанавливать этот параметр, сначала ясный Automatically estimate impulse response duration.
Моделирование
Modeling options — Образцовые S-параметры
Time-domain (rationalfit) (значение по умолчанию) | Frequency-domain
Образцовые S-параметры, заданные как:
Временной интервал (rationalfit) метод создает аналитическую рациональную модель, которая аппроксимирует целую область значений данных. При моделировании использования
Time domainPlot во вкладкеVisualizationотображает на графике данные, заданные вData Sourceи значениях в функцииrationalfit.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 являетсяFrequency domain.
Зависимости
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 опции
Fit individually (значение по умолчанию) | Share poles by column | Share all poles
Rationalfit 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).
Зависимости
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) | скаляр
Относительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки, заданной как скаляр.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) in Modeling options.
Automatically estimate impulse response duration — Автоматически вычислите импульсный ответ
on | off
Выберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсный ответ. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать импульсную длительность ответа с помощью Impulse response duration.
Зависимости
Чтобы установить этот параметр, выберите Frequency domain in Modeling options.
Impulse response duration — Импульсная длительность ответа
1e-10 (значение по умолчанию) | скаляр
Импульсная длительность ответа, заданная как скаляр.
Зависимости
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 задержкой
off (значение по умолчанию) | on
Выберите 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.
Примечание
Этот параметр вводит искусственную задержку с системой.
Визуализация
Source of frequency data — Источник данных частоты
Extracted from data source (значение по умолчанию) | User-defined
Источник 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.
Зависимости
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 | GHz
Область значений данных о частоте, заданная как вектор
Plot type — Тип графика данных
X-Y plane (значение по умолчанию) | Polar plane | Z Smith chart | Y Smith chart | ZY Smith chart
Тип 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 chartиZY smith chart— Сгенерируйте график Smith®. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.
Parameter 1 — Тип S-параметров, чтобы построить
S11 (значение по умолчанию) | S12 | S21 | S22 | NF
Тип 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 построить
None (значение по умолчанию) | S11 | S12 | S21 | S22 | NF
Тип S-параметров, чтобы построить, заданный как S11, S12, S21 или S22. То, когда шум является спектральным графическим выводом NF, возможно.
Format1 — Постройте формат
Magnitude (decibels) (значение по умолчанию) | Angle(degrees) | Real | Imaginary
Постройте формат, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real или Imaginary.
Format2 — Постройте формат
Magnitude (decibels) (значение по умолчанию) | Angle(degrees) | Real | Imaginary
Постройте формат, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real или Imaginary.
Y-axis scale — Шкала оси Y
Linear (значение по умолчанию) | Logarithmic
Шкала оси Y, заданная как Linear или Logarithmic.
X-axis scale — Шкала оси X
Linear (значение по умолчанию) | Logarithmic
Шкала оси X, заданная как Linear или Logarithmic.
График Отобразите заданные данные на графике
кнопка
Отобразите заданные данные на графике с помощью кнопки графика.
Образцовые примеры
Больше о
Шумовая фигура данные
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 (
).
Определите шумовые данные
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).
Ссылки
[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.