Образцовый шум в системе РФ

Блоки библиотеки RF Blockset™ Equivalent Baseband Physical могут смоделировать шум. Параметры блоков Входного порта задают, включать ли шум в симуляцию. Когда вы включаете шумовую информацию в свою модель, blockset моделирует шум физической системы путем объединения шумовых вкладов от каждого отдельного блока. Этот раздел объясняет, как blockset моделирует шум от заданной пользователями информации. Для получения информации о том, как добавить шум в модель РФ, смотрите Образцовый Шум.

Отнесенный к выводу шум в моделях РФ

В целом можно задать отнесенный к выводу шум одним из трех способов:

Noise temperature — Задает шум в кельвине.
Noise factor — Задает шум следующим уравнением:
$Шумовой фактор = 1 + \frac{Шумовая температура}{290}$
Noise figure — Задает шум в децибелах относительно стандартной ссылочной шумовой температуры 290 K. С точки зрения шумового фактора
Шумовая фигура = 10log (Шумовой фактор)

Эти три спецификации эквивалентны, потому что можно вычислить каждого от любых из других.

blockset позволяет вам моделировать шум, сопоставленный с любым физическим блоком в вашей модели РФ.

blockset автоматически определяет шумовые свойства пассивных блоков от их сетевых параметров. blockset получает эти сетевые параметры или явным образом от диалогового окна блока или заданных файлов данных, или неявно путем вычисления их от заданных параметров блоков.

Для активных устройств, таких как усилители и микшеры, шумовые свойства не могут быть выведены из сетевых параметров. Поэтому для блоков усилителя и микшера, необходимо указать шумовую информацию явным образом, или в диалоговом блоке или в связанном файле данных.

Для физических блоков усилителя и микшера можно задать активный шум блока одним из следующих способов:

Определите шумовые данные
Независимая от частоты шумовая фигура, шумовой фактор или шумовые температурные значения
Зависимый частотой шум изображает данные (rfdata.nf) или точечный шумовой объект (rfdata.noise) данных

Эти шумовые опции спецификации описаны в Спецификациях Шума Усилителя и Микшера.

Когда вы запускаете симуляцию, blockset сначала вычисляет шумовые значения фигуры для каждого отдельного блока на частотах моделирования. Затем это вычисляет шумовую фигуру физической системы от отдельных шумовых значений фигуры и использует системную информацию о фигуре шума, чтобы вычислить выходную степень шума. Этот процесс показывают в следующей фигуре.

Вычислите шумовую фигуру при моделировании частот

Чтобы включать шумовую информацию в симуляцию, blockset должен вычислить шумовые значения фигуры каждого отдельного блока на частотах моделирования.

Если вы задаете независимое от частоты шумовое значение фигуры непосредственно, или если blockset вычисляет шумовое значение фигуры из устойчивости к слипанию, blockset использует это значение для шумового значения фигуры на каждой из частот моделирования.

Если вы задаете шумовое факторное или шумовое температурное значение, blockset вычисляет шумовое значение фигуры из заданного значения с помощью уравнений в предыдущем разделе и использует вычисленное значение для шумового значения фигуры на каждой из частот моделирования.

Если вы задаете зависимые частотой шумовые значения фигуры с помощью объекта rfdata.nf, blockset интерполирует значения с помощью Interpolation method, заданного в диалоговом окне блока, чтобы получить шумовое значение фигуры на каждой из частот моделирования.

Если вы задаете точечные шумовые данные, blockset вычисляет зависимую частотой шумовую информацию о фигуре из этих данных. Это берет минимальную шумовую фигуру, _NFmin, эквивалентное шумовое сопротивление, _Rn, и оптимальную исходную проводимость, _Yopt, значения в файле и интерполирует, чтобы найти значения на частотах моделирования. Затем blockset использует следующее уравнение, чтобы вычислить шумовую корреляционную матрицу, _CA:

$C_{A} = 2 k T [\begin{matrix} R_{n} & \frac{N F_{\min} - 1}{2} - R_{n} Y_{o p t}^{*} \\ \frac{N F_{\min} - 1}{2} - R_{n} Y_{o p t} & R_{n} {| Y_{o p t} |}^{2} \end{matrix}]$

где k является константой Больцманна, и T является шумовой температурой в Келвине.

blockset затем вычисляет шумовой фактор, F, от шумовой корреляционной матрицы можно следующим образом:

$\begin{array}{l} F = 1 + \frac{z^{+} C_{A} z}{2 k T Ре {Z_{S}}} \\ z = [\begin{matrix} 1 \\ Z_{S}^{*} \end{matrix}] \end{array}$

В двух предыдущих уравнениях _ZS является номинальным импедансом, который составляет 50 Ом, и z ⁺ является Эрмитовым спряжением z.

blockset получает шумовую фигуру, NF, от шумового фактора:

$N F = 10 журнал (F)$

Вычислите системную фигуру шума

blockset использует рекурсивный процесс, чтобы вычислить системную фигуру шума. Шумовые корреляционные матрицы для первых двух элементов каскада объединены в одну матрицу, и процесс повторяется.

Следующие данные показывают каскадную сеть, состоящую из двух сетей с 2 портами, каждый представленный ее ABCD-параметрами.

Во-первых, blockset вычисляет шумовые корреляционные матрицы _CA' и _CA” для этих двух сетей. Затем blockset комбинирует _CA′ и _CA″ в одну корреляционную матрицу _CA с помощью уравнения

$C_{A} = C_{A}^{'} + [\begin{matrix} A' & B' \\ C' & D' \end{matrix}] C_{A}^{″} [\begin{matrix} A' & B' \\ C' & D' \end{matrix}]$

Матрицы ABCD-параметра в каскадном объединении согласно умножению матриц:

$[\begin{matrix} A & B \\ C & D \end{matrix}] = [\begin{matrix} A' & B' \\ C' & D' \end{matrix}] [\begin{matrix} A ″ & B ″ \\ C ″ & D ″ \end{matrix}]$

Если будет другой элемент в каскаде, те же вычисления будут выполняться с помощью этих ABCD-параметров, а также ABCD-параметров, соответствующих следующему элементу. Рекурсия остановится с шумовой корреляционной матрицей, имеющей отношение к целой системе. blockset затем вычисляет системную фигуру шума из этой матрицы.

Для получения дополнительной информации об этих методах вычисления, см. следующую статью:

Hillbrand, H. и П.Х. Рассер, “Эффективный метод для Компьютера помог Шумовому Анализу Линейных Сетей Усилителя”, Транзакции IEEE на Схемах и Системах, издании CAS-23, Номере 4, стр 235–238, 1976.

Вычислите Выходную степень шума

blockset использует шумовую степень определить амплитуду шума, который это добавляет в физическую систему с помощью Гауссова распределенного генератора псевдослучайного числа. Это использует и шумовую температуру и пропускную способность моделирования, чтобы вычислить шумовую степень:

Шумовая степень = kTB

где k является константой Больцманна, T является шумовой температурой в Келвине, и B является пропускной способностью в герц.

blockset вычисляет шумовую температуру из заданного или вычислил шумовые значения фигуры для системы, и это вычисляет пропускную способность моделирования из шага расчета модели и центральной частоты.

Документация