Нелинейность и шум в идеализированном основополосном блоке усилителя

Используйте блок Idealized Baseband Amplifier, чтобы симулировать нелинейность и шум в вашей разработке системы RF. Блок Amplifier предоставляет четыре модели нелинейности и три опции, чтобы представлять шум.

Модели нелинейности в идеализированном блоке усилителя

Кубический полином

Cubic polynomial модель использует линейное усиление степени, чтобы определить линейный коэффициент полинома третьего порядка и или IP3, P1dB или Psat, чтобы определить третье - коэффициент порядка полинома. Общая форма кубической нелинейности моделирует характеристики AM как

$F_{AM/AM} {(|u|)=c}_{1} × | u | + \frac{3}{4} c_{3} {× | u |}^{3}$

где _FAM/AM(|u|) величина выходного сигнала, |u| является величиной входного сигнала, _c1 является коэффициентом линейного термина усиления, и _c3 является коэффициентом кубического термина усиления. Результаты для IIP3, OIP3, IP1dB, OP1dB, IPsat и OPsat взяты от [1]. Коэффициент _c3 дан в этой таблице.

Тип нелинейности	Уравнения
Введите точку пересечения третьего порядка, IIP3 (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{3 \times 10^{[(I I P 3 - 30) / 10]}}$ где IIP3 дан в dBm.
Выведите точку пересечения третьего порядка, OIP3 (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}^{3}}{3 \times 10^{[(O I P 3 - 30) / 10]}}$ где OIP3 дан в dBm.
Введите 1 степень сжатия усиления дБ, IP1dB (dBm)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(I P 1 d B - 30) / 10]}}$ где IP1dB дан в dBm.
Выведите 1 степень сжатия усиления дБ, OP1dB (dBm)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1}^{3} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(O P 1 d B - 30 - L G d B + 1) / 10]}}$ где OP1dB дан в dBm, и LGdB является линейным усилением в дБ
Степень входной насыщенности, IPsat (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{9 \times 10^{[(I P s a t - 30) / 10]}}$ где IPsat дан в dBm.
Выведите степень насыщения, OPsat (dBm)	$c_{3} = - \frac{16 c_{1}^{3}}{81 \times 10^{[(O P s a t - 30) / 10]}}$ где OPsat дан в dBm.

AM/AM-AM/PM

AM/AM-AM/PM модель использует интерполяционную таблицу, чтобы задать характеристики мощности усилителя. Таблица возвращает интерполированные или экстраполируемые значения с помощью линейной интерполяции. Каждая строка в таблице описывает отношение между выходной мощностью или фазовым переходом в зависимости от входной мощности.

$u_{out} = T a b l e_{A M / A M} (u) \times e^{((T a b l e_{A M / P M} (u) + ∠ u) \times i)}$

где uout выходной сигнал, и u является величиной входного сигнала.

Салех

Saleh модель основана на нормированной передаточной функции. Используйте вход / выходные масштабные коэффициенты, чтобы настроить уровни сигнала от их нормированных значений. Для Saleh, параметры AM _alphaAM/AM и _betaAM/AM используются для расчета амплитудное усиление во входном сигнале с помощью следующего уравнения:

$F_{A M / A M} (u) = \frac{a l p h a_{A M / A M} \times | u |}{1 + b e t a_{A M / A M} \times | u |^{2}}$

где |u| является величиной масштабированного сигнала и u вычисляется как:

$u = I n p u t S c a l e \times u_{in}$

Для Saleh, параметры AM/PM _alphaAM/PM и _betaAM/PM используются для расчета фазовый переход во входном сигнале с помощью следующего уравнения:

$F_{A M / P M} (u) = \frac{a l p h a_{A M / P M} \times | u |^{2}}{1 + b e t a_{A M / P M} \times | u |^{2}} + a n g l e (u)$

где |u| является величиной масштабированного сигнала, и угол является функцией MATLAB^®, которая возвращает угол фазы u.

Масштабированный выходной сигнал, _uout вычисляется как:

$u_{out} = F_{A M / A M} \times e^{(F_{A M / P M} \times i)} \times O u t p u t S c a l e$

Измененный Rapp

Modified Rapp модель основана на нормированных передаточных функциях. Используйте масштабные коэффициенты ввода и вывода, чтобы настроить уровни сигнала от их нормированных значений. Характеристики AM для Modified Rapp дают:

$F_{A M / A M} (u) = \frac{g_{l i n} \times | u |}{{(1 + | \frac{g_{l i n} \times u}{V_{s a t}} |^{2 p})}^{\frac{1}{2 p}}}$

где |u| является величиной входного сигнала, _glin равняется 10 ^{(Линейное Усиление (дБ)/20)} и является амплитудным усилением усилителя, _Vsat является Выходным уровнем насыщенности (V), и p является фактором гладкости Величины.

Характеристики AM/PM для Modified Rapp дают

$F_{A M / P M} (u) = \frac{Α \times | u |^{q}}{{[1 + (\frac{| u |}{B})]}^{q}} + a n g l e (u)$

где u является входным сигналом, A является усилением Фазы (рад), B является насыщением Фазы, q является фактором гладкости Фазы, и углом является функция MATLAB, которая возвращает угол фазы u.

Выходной сигнал _uout вычисляется как:

$u_{out} = F_{A M / A M} (u) \times e^{(F_{_{A M / P M}} (u) \times i)}$

Постройте характеристики степени

Чтобы визуализировать функциональность кнопки характеристик степени Графика, можно установить параметры блока Amplifier как перечисленные в таблице.

Модель	Параметры	График характеристик степени
Кубический полином	Вкладка Main: Linear power gain (dB): `7` Type of Non-linearity: `IIP3` IIP3 (dBm): `33` Simulate using: `Code generation` Вкладка Noise: Specify noise type: `Noise temperature` Noise temperature: `290` Seed source: `Auto`
-/PM	Вкладка Main: Lookup table (Pin(dBm), Pout(dBm), deg): `[-25, 5, -1; -10, 20, -2; 0, 27, 5; 5, 28, 12]` Simulate using: `Code generation` Вкладка Noise: Specify noise type: `Noise temperature` Noise temperature: `290` Seed source: `User specified` Seed : `67987`
Измененный Rapp	Вкладка Main: Linear power gain (dB): `7` Output saturation level (V): `1` Magnitude smoothness factor: `2` Phase gain (rad): `-.45` Phase saturation: `0.88` Phase smoothness factor: `3.43` Simulate using: `Code generation` Вкладка Noise: Specify noise type: `Noise temperature` Noise temperature: `290` Seed source: `User specified` Seed : `67987`
Салех	Вкладка Main: Input scaling (dB): `0` AM/AM parameters [alpha beta]: `[ 2.1587, 1.1517 ]` AM/PM parameters [alpha beta]: `[ 4.0033, 9.1040 ]` Output scaling (dB): `0` Simulate using: `Interpreted execution` Вкладка Noise: Specify noise type: `Noise figure` Noise figure: `10 * log10( 2 )` Seed source: `Auto`

Приложение нелинейности

Все четыре подсистемы для моделей нелинейности усилителя применяют нелинейность без памяти к комплексному входному сигналу основной полосы. Каждая модель

Умножает сигнал на фактор усиления.
Разделяет комплексный сигнал в его величину и угловые компоненты.
Применяет преобразование AM в величину сигнала, согласно выбранной модели нелинейности, произвести величину выходного сигнала.
Применяет преобразование AM/PM в фазу сигнала, согласно выбранной модели нелинейности, и добавляет результат в угол сигнала произвести угол выходного сигнала.

Симуляции теплового шума в идеализированном блоке усилителя

Согласно Задавать шумовому параметру типа, можно задать сумму теплового шума тремя способами,

Noise temperature — Задает шум в кельвине.
Noise factor — Задает шум при помощи уравнения:
$Noise factor = 1 + \frac{Шумовая температура}{290}$
Noise figure — Задает шум в децибелах относительно шумовой температуры 290 кельвинов. В терминах шумового фактора
$Noise figure = 10×log(Noise factor)$
Примечание
Некоторые блоки RF Blockset™ требуют, чтобы шаг расчета выполнил основополосные вычисления моделирования. Чтобы гарантировать точность в этих вычислениях, блок Input Port, а также математические блоки RF сравнивает входной шаг расчета с шагом расчета, который вы обеспечиваете в маске. Если эти времена не соответствуют, или если входной шаг расчета отсутствует, потому что блоки не соединяются, сообщение об ошибке появляется.

Чтобы изучить, как использовать идеализированный основополосный блок библиотеки Amplifier, чтобы усилить сигнал с нелинейностью и шумом, смотрите Идеализированный Основополосный Усилитель с Нелинейностью и Шумом.

Ссылки

[1] Kundert, Кен “. Точное и быстрое измерение _IP2 и _IP3 “, сообщество руководства разработчика, 22 мая 2002.

Смотрите также

Amplifier | Mixer

Документация