Усилитель Z-параметров

Образцовый нелинейный усилитель с помощью Z-параметров

Библиотека

Подбиблиотека Amplifiers библиотеки Physical

Описание

Блок Z-Parameters Amplifier моделирует нелинейный усилитель, описанный в диалоговом окне блока, с точки зрения его зависимых частотой Z-параметров, частот Z-параметров, шумовых данных и данных о нелинейности

Сетевые параметры

В поле Z-Parameters диалогового окна блока обеспечьте Z-параметры для каждой из частот M как 2 2 M массивом. В поле Frequency задайте частоты для Z-параметров как вектор M-элемента. Элементы вектора частот должны быть в том же порядке как Z-параметры. Все частоты должны быть положительными. Например, следующие данные показывают соответствие между Z-массивом-параметров и вектором частот.

Блок Z-Parameters Amplifier использует функцию z2s RF Toolbox™, чтобы преобразовать Z-параметры в S-параметры, и затем интерполирует получившиеся S-параметры, чтобы определить их значения на частотах моделирования. Смотрите Параметры Сети Карты к Моделированию Частот для получения дополнительной информации.

Нелинейность

Можно ввести нелинейность в модель путем определения параметров во вкладке Nonlinearity Data диалогового окна блока Z-Parameters Amplifier. В зависимости от какого из этих параметров вы задаете, блок вычисляет четыре из коэффициентов $c_{1}$ , $c_{3}$ , $c_{5}$ , и $c_{7}$ из полинома

$F_{A M / A M} (s) = c_{1} s + c_{3} {| s |}^{2} s + c_{5} {| s |}^{4} s + c_{7} {| s |}^{6} s$

это определяет преобразование AM для входного сигнала $s$ . Блок автоматически вычисляет $c_{1}$ , линейный термин усиления. Если вы не задаете дополнительные данные о нелинейности, блок действует в качестве линейного усилителя. Если вы делаете, блок вычисляет один или несколько остающихся коэффициентов как решение системы линейных уравнений, определенных следующим методом.

Проверки блока, задали ли вы значение кроме Inf для:
- Точка пересечения третьего порядка ( $O I P 3$ или $I I P 3$ ).
- Выходная мощность в точке сжатия на 1 дБ ( $P_{1 d B, o u t}$ ).
- Выходная мощность в насыщении ( $P_{s a t, o u t}$ ).
Кроме того, если вы задали $P_{s a t, o u t}$ , блок использует значение для сжатия усиления в насыщении ( $G C_{s a t}$ ). В противном случае, $G C_{s a t}$ не используется. Вы задаете каждый из этих параметров в диалоговом окне блока на вкладке Nonlinearity Data.
Блок вычисляет соответствующее значение ввода или вывода для параметров, которые вы задали. В модулях дБ и dBm,

$\begin{matrix} P_{s a t, o u t} + G C_{s a t} = P_{s a t, i n} + G_{l i n} \\ P_{1 d B, o u t} + 1 = P_{1 d B, i n} + G_{l i n} \\ O I P 3 = I I P 3 + G_{l i n} \end{matrix}$
где $G_{l i n}$ $c_{1}$ в модулях дБ.
Блок формулирует коэффициенты $c_{3}$ , $c_{5}$ , и $c_{7}$ , когда это применимо, как решения системы один, два, или три линейных уравнения. Количество используемых уравнений равно количеству параметров, которые вы обеспечиваете. Например, если вы задаете все три параметра, блок формулирует коэффициенты согласно следующим уравнениям:

$\begin{matrix} \sqrt{P_{s a t, o u t}} = c_{1} \sqrt{P_{s a t, i n}} + c_{3} {(\sqrt{P_{s a t, i n}})}^{3} + c_{5} {(\sqrt{P_{s a t, i n}})}^{5} + c_{7} {(\sqrt{P_{s a t, i n}})}^{7} \\ \sqrt{P_{1 d B, o u t}} = c_{1} \sqrt{P_{1 d B, i n}} + c_{3} {(\sqrt{P_{1 d B, i n}})}^{3} + c_{5} {(\sqrt{P_{1 d B, i n}})}^{5} + c_{7} {(\sqrt{P_{1 d B, i n}})}^{} \\ 70 = \frac{c_{1}}{I I P 3} + c_{3} \end{matrix}$
Первые два уравнения являются оценкой полинома $F_{A M / A M} (s)$ в точках $(\sqrt{P_{s a t, i n}}, \sqrt{P_{s a t, o u t}})$ и $(\sqrt{P_{1 d B, i n}}, \sqrt{P_{1 d B, o u t}})$ , выраженный в линейных модулях (таких как W или mW) и нормированный к 1-Ω импедансу. Третье уравнение является определением точки пересечения третьего порядка.
Вычисление не использует условия высшего порядка согласно доступным степеням свободы системы. Если вы задаете только два из этих трех параметров, блок не использует уравнение, включающее параметр, который вы не задавали и устраняете любого $c_{7}$ условия от остающихся уравнений. Точно так же, если вы обеспечиваете только один из параметров, блок использует только решение уравнения, включающего тот параметр, и не использует любого $c_{5}$ или $c_{7}$ условия.

Если вы обеспечиваете векторы данных о нелинейности и частоте, блок вычисляет полиномиальные коэффициенты с помощью значений для параметров, интерполированных на центральной частоте.

Активный шум

Можно задать активный шум блока одним из следующих способов:

Определите шумовые данные в диалоговом окне блока Z-Parameters Amplifier.
Шумовая фигура, шумовой фактор или шумовое температурное значение в диалоговом окне блока Z-Parameters Amplifier.

Если вы задаете шум блока как точечные шумовые данные, блок использует данные, чтобы вычислить шумовую фигуру. Блок сначала интерполирует шумовые данные для частот моделирования, с помощью заданного Interpolation method. Это затем вычисляет шумовую фигуру, использующую получившиеся значения.

Параметры

Основная вкладка

Z-Parameters

Z-параметры для нелинейного усилителя в 2 2 M массивом. M является количеством Z-параметров.

Frequency (Hz)

Частоты Z-параметров как вектор M-элемента. Порядок частот должен соответствовать порядку Z-параметров в Z-Parameters. Все частоты должны быть положительными.

Interpolation method

Метод раньше интерполировал сетевые параметры. В следующей таблице перечислены доступные методы, описывает каждого.

Метод	Описание
`Linear` (значение по умолчанию)	Линейная интерполяция
`Spline`	Интерполяция кубическим сплайном
`Cubic`	Кусочная кубическая интерполяция Эрмита

Шумовая вкладка данных

Noise type: Тип шумовых данных. Значением может быть Noise figure, Spot noise data, Noise factor или Noise temperature. Этот параметр отключен, если источник данных содержит шумовые данные.
Noise figure (dB): Скалярное отношение или вектор отношений, в децибелах, доступного отношения степени сигнала к шуму во входе к доступному отношению степени сигнала к шуму при выводе, _(Si/Ni) / _{(Так/Нет)}. Этот параметр включен, если Noise type установлен в Noise figure.
Minimum noise figure (dB): Минимальное скалярное отношение или вектор минимальных отношений доступного отношения степени сигнала к шуму во входе к доступному отношению степени сигнала к шуму при выводе, _(Si/Ni) / _{(Так/Нет)}. Этот параметр включен, если Noise type установлен в Spot noise data.
Optimal reflection coefficient: Оптимальный исходный импеданс усилителя. Этот параметр включен, если Noise type установлен в Spot noise data. Значение может быть скаляром или вектором.
Equivalent normalized resistance: Сопротивление или вектор сопротивлений, нормированных к значению сопротивления или значениям раньше, проводили шумовые измерения. Этот параметр включен, если Noise type установлен в Spot noise data.
Noise factor: Скалярное отношение или вектор отношений доступного отношения степени сигнала к шуму во входе к доступному отношению степени сигнала к шуму при выводе, _(Si/Ni) / _{(Так/Нет)}. Этот параметр включен, если Noise type установлен в Noise factor.
Noise temperature (K): Эквивалентная температура или вектор температур, которые производят ту же сумму шумовой степени как усилитель. Этот параметр включен, если Noise type установлен в Noise temperature.
Frequency (Hz): Скалярное значение или вектор, соответствующий области частот, по которым вы задаете шумовые данные. Если вы предоставляете скалярное значение для своих шумовых данных, блок игнорирует параметр Frequency (Hz) и использует шумовые данные для всех частот. Если вы обеспечиваете вектор значений для ваших шумовых данных, это должно быть одного размера как вектор частот. Блок использует Interpolation method, заданный во вкладке Main, чтобы интерполировать шумовые данные.

Вкладка данных о нелинейности

IP3 type: Тип точки пересечения третьего порядка. Значением может быть IIP3 (входная точка пересечения) или OIP3 (выходная точка пересечения). Этот параметр отключен, если источник данных содержит данные о степени или данные IP3.
IP3 (dBm): Значение точки пересечения третьего порядка. Этот параметр отключен, если источник данных содержит данные о степени или данные IP3. Используйте значение по умолчанию, Inf, если вы не знаете значения IP3. Этот параметр может быть скаляром (чтобы задать независимые от частоты данные о нелинейности) или вектор (чтобы задать зависимые частотой данные о нелинейности).
1 dB gain compression power (dBm): Значение выходной мощности ( $P_{1 d B, o u t}$ ) в котором усиление уменьшилось на 1 дБ. Этот параметр отключен, если источник данных содержит данные о степени или данные о точке сжатия на 1 дБ. Используйте значение по умолчанию, Inf, если вы не знаете точку сжатия на 1 дБ. Этот параметр может быть скаляром (чтобы задать независимые от частоты данные о нелинейности) или вектор (чтобы задать зависимые частотой данные о нелинейности).
Output saturation power (dBm): Значение выходной мощности ( $P_{s a t, o u t}$ ) то, что усилитель производит, когда полностью насыщается. Этот параметр отключен, если источник данных содержит выходные данные о степени насыщения. Используйте значение по умолчанию, Inf, если вы не знаете степень насыщения. Если вы задаете этот параметр, необходимо также задать Gain compression at saturation (dB). Этот параметр может быть скаляром (чтобы задать независимые от частоты данные о нелинейности) или вектор (чтобы задать зависимые частотой данные о нелинейности).
Gain compression at saturation (dB): Уменьшитесь в усилении ( $G C_{s a t}$ ) когда степень полностью насыщается. Блок игнорирует этот параметр, если вы не задаете Output saturation power (dBm). Этот параметр может быть скаляром (чтобы задать независимые от частоты данные о нелинейности) или вектор (чтобы задать зависимые частотой данные о нелинейности).
Frequency (Hz): Скалярное или векторное значение точек частоты, соответствующих прерыванию третьего порядка и данным о степени. Этот параметр отключен, если источник данных содержит данные о степени или данные IP3. Если вы используете скалярное значение, IP3 (dBm), 1 dB gain compression power (dBm), и параметры Output saturation power (dBm) должны все быть скалярами. Если вы используете векторное значение, один или несколько из IP3 (dBm), 1 dB gain compression power (dBm), и параметры Output saturation power (dBm) должны также быть вектором.

Вкладка визуализации

Для получения информации о графическом выводе смотрите, Создают Графики.

Примеры

Графический вывод параметров с блоком усилителя Z-параметров

Следующий пример задает Z-параметры [12.60+3.80i, 3.77-0.17i; 80.02+54.68i, 26.02+3.84i] и [15.12+3.55i, 4.14-0.92i; 92.10+23.67i, 27.59+2.71i] на частотах 2,0 ГГц и 2,1 ГГц соответственно. Это использует функцию MATLAB^® cat, чтобы создать 2 Z-массивом-параметров 2 на 2.

cat(3,...
   [12.60+3.80i, 3.77-0.17i; 80.02+54.68i, 26.02+3.84i],...
   [15.12+3.55i, 4.14-0.92i; 92.10+23.67i, 27.59+2.71i])

Введите следующую команду в посдказке MATLAB, чтобы создать переменную под названием zparams, который хранит значения Z-параметров.
```
zparams = cat(3,...
 [12.60+3.80i, 3.77-0.17i; 80.02+54.68i, 26.02+3.84i],...
 [15.12+3.55i, 4.14-0.92i; 92.10+23.67i, 27.59+2.71i])
```
Установите параметры блоков Усилителя Z-параметров на вкладке Main можно следующим образом:
- Установите параметр Z-Parameters на zparams.
- Установите параметр Frequency (Hz) на [2.0e9,2.1e9].
Нажмите Apply. Это действие применяет заданные настройки.
Установите параметры блоков Усилителя Z-параметров на вкладке Visualization можно следующим образом:
- В списке Source of frequency data выберите User-specified.
- Установите параметр Frequency data (Hz) на [1.9e9:1.0e8:2.2e9].
- В списке Plot type выберите X-Y plane.
- В списке Y parameter1 выберите S11.
Нажмите Plot. Это действие создает Плоский график X-Y параметров _S11 в частотном диапазоне 1.9 к 2,2 ГГц.