powergain

Расчет коэффициента усиления мощности по двухпортовым S-параметрам

свернуть все на странице

Синтаксис

g = powergain (s_params,z0,zs,zl,'Gt')

g = powergain (s_params,z0,zs,'Ga')

g = powergain (s_params,z0,zl,'Gp')

g = powergain (s_params,'Gmag')

g = powergain (s_params,'Gmsg')

g = powergain (hs, zs, zl, 'Gt')

g = powergain (hs, zs, 'Ga')

g = powergain (hs, zl, 'Gp')

g = powergain (hs, 'Gmag')

g = powergain (hs, 'Gmsg')

Описание

g = powergain(s_params,z0,zs,zl,'Gt') вычисляет коэффициент усиления мощности преобразователя 2-портовой сети с помощью:

$_{Gt} \frac{=_{}}{_{}} \frac{PLPavs = {(_{1}}^{−} {|_{Γ S}}^{|} 2) {|_{}}^{} S21}{{| 2_{(1}_{-} | {Γ L}_{|}_{2}) |_{(} 1_{−}_{}_{}}^{S11ΓS}}$ ) (1 − S22ΓL) − S12S21ΓSΓL | 2

где,

_PL - выходная мощность, а Pavs - максимальная входная мощность.
_{Γ L} и _{Γ S} - коэффициенты отражения, определяемые как:
$\begin{array}{l} _{Γ S} \frac{=_{} {ZS}_{}}{-_{}_{}} \\ {Z0ZS}_{} + \frac{_{}_{Z0ΓL}}{_{=}_{ZL}} \end{array}$ − Z0ZL + Z0

g = powergain(s_params,z0,zs,'Ga') вычисляет доступное усиление мощности 2-портовой сети с помощью:

$_{Ga} \frac{=_{}}{_{}} \frac{ПавнПавс = {(_{1}}^{−} {|_{Γ S}}^{|}}{{2)_{|}_{} S21}^{} | 2 {|_{1} -}^{}}$ S11Γ S | 2 (1 − | Γ Out | 2)

где

Pavn - доступная выходная мощность сети.
_Starout задается следующим образом:
$_{Γ out} =_{} \frac{{S22}_{+}_{}_{}}{_{S12S21ΓS1}_{-}}$ S11ΓS

g = powergain(s_params,z0,zl,'Gp') вычисляет коэффициент усиления рабочей мощности 2-портовой сети с помощью:

$_{Gp} \frac{=_{}}{_{}} \frac{{PLPin_{=} |}^{} S21 {|_{} 2}^{} (}{1 - {|_{} Γ L}^{} | {2)_{(1}_{− |}}^{}}$ Γ in | 2) | 1 − S22ΓL | 2

где

Контакт - входная мощность.
Starin задаётся:
$_{Γ in} =_{} \frac{{S11}_{+}_{}_{}}{_{S12S21ΓL1}_{-}}$ S22ΓL

g = powergain(s_params,'Gmag') вычисляет максимальное доступное усиление мощности 2-портовой сети. около:

$_{Gmag} \frac{=_{|}}{{S21}_{|}} | \sqrt{^{S12} |}$ (K − K2 − 1)

где К - коэффициент устойчивости.

пример

g = powergain(s_params,'Gmsg') вычисляет максимальный стабильный коэффициент усиления 2-портовой сети с помощью:

$_{Gmsg} \frac{=_{|}}{{S21}_{|}}$ | S12 |

g = powergain(hs,zs,zl,'Gt') вычисляет коэффициент усиления мощности преобразователя сети, представленный объектом S-параметра hs.

g = powergain(hs,zs,'Ga') вычисляет доступное усиление мощности сети, представленное объектом S-параметра hs.

g = powergain(hs,zl,'Gp') вычисляет коэффициент усиления рабочей мощности сети, представленный объектом S-параметра hs.

g = powergain(hs,'Gmag') вычисляет максимальное доступное усиление мощности сети, представленное объектом S-параметра hs.

g = powergain(hs,'Gmsg') вычисляет максимальный стабильный коэффициент усиления сети, представленный объектом S-параметра hs.

Примеры

свернуть все

Усиление мощности двухпортовой сети

Открыть сценарий в реальном времени

Вычислите прирост мощности для выборочной 2-портовой сети.

s11 = 0.61*exp(1j*165/180*pi);
s21 = 3.72*exp(1j*59/180*pi);
s12 = 0.05*exp(1j*42/180*pi);
s22 = 0.45*exp(1j*(-48/180)*pi);
sparam = [s11 s12; s21 s22];
z0 = 50;
zs = 10 + 1j*20;
zl = 30 - 1j*40;

Расчет коэффициента усиления мощности преобразователя сети

Gt = powergain(sparam,z0,zs,zl,'Gt')

Gt = 4.7066

Расчет доступной мощности сети

Ga = powergain(sparam,z0,zs,'Ga')

Ga = 11.4361

Следует отметить, что, как и ожидалось, имеющийся коэффициент усиления мощности больше, чем коэффициент усиления мощности преобразователя. Gt. Два становятся идентичными, когда Gt измеряется с согласованным импедансом нагрузки:

zl_matched = gamma2z(gammaout(sparam, z0, zs)', z0);
Gt_zl_matched = powergain(sparam, z0, zs, zl_matched, 'Gt')

Gt_zl_matched = 11.4361

Расчет коэффициента усиления рабочей мощности сети

Gp = powergain(sparam,z0,zl,'Gp')

Gp = 10.5098

Следует отметить, что, как и ожидалось, коэффициент усиления рабочей мощности больше коэффициента усиления мощности преобразователя. Gt. Два становятся идентичными, когда Gt измеряют с согласованным импедансом источника:

zs_matched = gamma2z(gammain(sparam, z0, zl)', z0);
Gt_zs_matched = powergain(sparam, z0, zs_matched, zl, 'Gt')

Gt_zs_matched = 10.5098

Рассчитать максимальное доступное усиление мощности сети

Gmag = powergain(sparam,'Gmag')

Gmag = 41.5032

Следует отметить, что, как и ожидалось, максимальное доступное усиление мощности больше, чем доступное усиление мощности. Ga, коэффициент усиления мощности преобразователя, Gtи коэффициент усиления рабочей мощности, Gp. Все они становятся идентичными при измерении с одновременным согласованием импедансов источника и нагрузки:

zs_matched_sim = gamma2z(gammams(sparam), z0);
zl_matched_sim = gamma2z(gammaout(sparam, z0, zs_matched_sim)', z0)

zl_matched_sim = 33.6758 + 91.4816i

Этот импеданс также может быть получен непосредственно с использованием:

zl_matched_sim = gamma2z(gammaml(sparam), z0)

zl_matched_sim = 33.6758 + 91.4816i

Ga_matched_sim = powergain(sparam, z0, zs_matched_sim, 'Ga')

Ga_matched_sim = 41.5032

Gt_matched_sim = powergain(sparam, z0, zs_matched_sim, zl_matched_sim, 'Gt')

Gt_matched_sim = 41.5032

Gp_matched_sim = powergain(sparam, z0, zl_matched_sim, 'Gp')

Gp_matched_sim = 41.5032

Когда параметры рассеяния представляют сеть, которая не является безусловно стабильной, нет набора импедансов источника и нагрузки, которые обеспечивают одновременное согласование. При этом максимальная доступная мощность бесконечна, но по-настоящему бессмысленна, потому что сеть нестабильна.

Чтобы сделать предварительно определенную сеть условно стабильной, достаточно увеличить величину параметра рассеяния обратного распространения, s12:

s12_cond_stable = 0.06*exp(1j*42/180*pi);
sparam_cond_stable = [s11 s12_cond_stable; s21 s22];

Для проверки условной устойчивости сети проверьте, что коэффициент устойчивости K меньше 1:

K = stabilityk(sparam_cond_stable)

K = 0.9695

Попытка вычислить максимальное доступное усиление сети дает NaN:

Gmag_cond_stable = powergain(sparam_cond_stable,'Gmag')

Gmag_cond_stable = NaN

Вместо этого $_{}$ следует использовать максимальный стабильный коэффициент усиления Gmsg.

Расчет максимального стабильного коэффициента усиления сети

Gmsg_cond_stable = powergain(sparam_cond_stable,'Gmsg')

Gmsg_cond_stable = 62.0000

Максимальное стабильное усиление мощности имеет значение только в том случае, если сеть не является безусловно стабильной.

Входные аргументы

свернуть все

`hs` - 2-портовые S-параметры
Объект S-параметра

2-портовые S-параметры, указанные как объект RF Toolbox™ S-параметра.

`s_params` - 2-портовые S-параметры
массив комплексных чисел

2-портовые S-параметры, заданные как комплексный массив 2-by-2-by-N.

`z0` - Эталонный импеданс
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

Опорный импеданс в омах, заданный как положительный скаляр. Если первый входной аргумент является объектом S-параметра hs, функция использует hs.Impedance для опорного импеданса.

`zl` - Импеданс нагрузки
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

Импеданс нагрузки в омах, заданный как положительный скаляр.

`zs` - Импеданс источника
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

Импеданс источника в омах, определяемый как положительный скаляр.

Выходные аргументы

свернуть все

`g` - Усиление мощности
вектор

Единичные значения коэффициента усиления мощности, возвращаемые в виде вектора. Для получения коэффициента усиления мощности в децибелах используйте 10*log10(g).

Если указанный тип усиления мощности не определен для одного или нескольких указанных значений S-параметра в s_params, powergain функция возвращает NaN. В результате, g является либо NaN или вектор, содержащий один или несколько NaN записей.

Подробнее

свернуть все

Коэффициент усиления мощности преобразователя

_Gt = _PL/Pavs - отношение мощности, подаваемой на нагрузку, к мощности, доступной от источника. Это зависит от обоих Z_S и Z_L.

Доступное усиление мощности

_Ga = _Pavn/Pavs - отношение мощности, доступной из двухпортовой сети, к мощности, доступной из источника. Доступным усилением является усиление мощности преобразователя, когда импеданс нагрузки равен импедансу на выходе. Таким образом, Ga зависит только от Zs.

Увеличение рабочей мощности

_Gp = _PL/Pin - отношение мощности, рассеиваемой в нагрузке Z_L - мощность, подаваемая на вход двухпортовой сети. Это усиление не зависит от Z_S, хотя некоторые активные цепи сильно зависят от условий согласования входных сигналов.

Максимальное доступное усиление мощности и максимальное стабильное усиление мощности

Максимальный коэффициент усиления мощности, _Gmag соответствует входу _Gawith, то есть Z_S равно Z_в

В случае условно стабильных двухпортовых сетей (K < 1), где максимальный доступный результат усиления мощности является бессмысленным, следует использовать максимальный стабильный коэффициент усиления мощности _Gmsg.

См. также

gammain | gammaml | gammams | gammaout | z2gamma

Представлен в R2007b

Документация

powergain

Синтаксис

Описание

Примеры

Усиление мощности двухпортовой сети

Входные аргументы

`hs` - 2-портовые S-параметры
Объект S-параметра

`s_params` - 2-портовые S-параметры
массив комплексных чисел

`z0` - Эталонный импеданс
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

`zl` - Импеданс нагрузки
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

`zs` - Импеданс источника
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

Выходные аргументы

`g` - Усиление мощности
вектор

Подробнее

Коэффициент усиления мощности преобразователя

Доступное усиление мощности

Увеличение рабочей мощности

Максимальное доступное усиление мощности и максимальное стабильное усиление мощности

См. также

Документация инструментария RF

Поддержка

Документация

powergain

Синтаксис

Описание

Примеры

Усиление мощности двухпортовой сети

Входные аргументы

hs - 2-портовые S-параметры Объект S-параметра

s_params - 2-портовые S-параметры массив комплексных чисел

z0 - Эталонный импеданс 50 (по умолчанию) | положительный скаляр

zl - Импеданс нагрузки 50 (по умолчанию) | положительный скаляр

zs - Импеданс источника 50 (по умолчанию) | положительный скаляр

Выходные аргументы

g - Усиление мощности вектор

Подробнее

Коэффициент усиления мощности преобразователя

Доступное усиление мощности

Увеличение рабочей мощности

Максимальное доступное усиление мощности и максимальное стабильное усиление мощности

См. также

Документация инструментария RF

Поддержка

`hs` - 2-портовые S-параметры
Объект S-параметра

`s_params` - 2-портовые S-параметры
массив комплексных чисел

`z0` - Эталонный импеданс
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

`zl` - Импеданс нагрузки
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

`zs` - Импеданс источника
50 (по умолчанию) | положительный скаляр

`g` - Усиление мощности
вектор