exponenta event banner

Анализатор бюджета РФ

Анализ коэффициента усиления, показателя шума, IP2 и IP3 каскадных радиочастотных элементов и экспорт в RF Blockset

Описание

Приложение RF Budget Analyzer анализирует коэффициент усиления, показатель шума и нелинейность предлагаемой архитектуры RF-системы.

С помощью этого приложения можно:

  • Построение каскада радиочастотных элементов.

  • Вычислите выходную мощность на каскад и каскад, коэффициент усиления, показатель шума, SNR и IP3 системы.

  • Вычислять нелинейные эффекты, такие как выходная мощность, IP2, NF и SNR, используя анализ гармонического баланса.

  • График rfbudget результаты по полосам пропускания и по стадиям.

  • Постройте график S-параметров РЧ-системы на диаграмме Смита и полярном графике.

  • Постройте график величины, фазы, вещественных и мнимых частей S-параметров РЧ-системы и над этапами.

  • Экспорт значений по этапам и каскадам в рабочую область MATLAB ®.

  • Экспортируйте конструкцию системы в радиочастотные Blockset™ для моделирования.

  • Экспортируйте конструкцию системы в RF Blockset Testbench в качестве тестируемого устройства (DUT) и проверьте результаты с помощью моделирования.

    Примечание

    При использовании антенного элемента приложение не поддерживает экспорт в тестовый набор в RF Blockset с помощью параметра Measurement Testbench.

  • Визуализация результатов бюджета и S-параметров по этапам и частотам.

  • Сравните результаты бюджета по Фриису и гармоническому балансу.

Доступные блоки

Панель инструментов приложения содержит следующие нелинейные элементы, которые можно использовать для создания радиочастотной системы:

  • Усилитель

  • Модулятор

  • Демодулятор

  • Универсальный

Панель инструментов приложения содержит следующие линейные элементы, которые можно использовать для создания радиочастотной системы:

  • S-параметры

  • Фильтр

  • Линия передачи

  • RLC серии

  • Шунт RLC

  • Аттенюатор

  • Антенна

    Примечание

    Используйте элемент Antenna только при моделировании передающей антенны.

Доступные шаблоны

Панель инструментов приложения содержит следующие шаблоны, которые можно использовать для проектирования передатчика или системы приемника:

  • Приемник

  • Передатчик

RF Budget Analyzer app

Откройте приложение RF Budget Analyzer

  • MATLAB Toolstrip: На вкладке Приложения в разделе Обработка сигналов и связь щелкните значок приложения.

  • командная строка MATLAB: Enter rfBudgetAnalyzer.

Примеры

развернуть все

Проектирование и анализ радиочастотного датчика с помощью приложения RF Budget Analyzer.

Войти rfBudgetAnalyzer чтобы открыть приложение.

Используйте шаблон датчика для создания базового датчика.

Шаблон датчика отображается следующим образом.

В окне System Parameters (Системные параметры) укажите требования к радиочастотному преобразователю:

  • Входная частота - 815 MHz

  • Доступная входная мощность - 0 dBm

  • Полоса пропускания сигнала - 100 MHz

Щелкните значок IFAmplifier в холсте дизайна. Удалите его с помощью кнопки «Удалить элемент» на панели инструментов.

Добавление элемента Generic вместо IFAmplifier с помощью инструментальной полосы. На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя IFFilter

  • Доступное усиление мощности - -3.6 dB

  • Выберите «Применить».

Щелкните элемент «Модулятор». На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя Mixer

  • Доступное усиление мощности - -6.5 dB

  • OIP311.5 dBm

  • Частота LO - 4.97 GHz

  • Тип преобразователя - Up

  • Выберите «Применить».

Удаление элемента S-Parameters с именем BandpassFilter. Добавьте элемент Generic. На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя RFFilter1

  • Доступное усиление мощности - -1.4 dB

  • Выберите «Применить».

Выберите PowerAmplifier и на панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя PowerAmplifier1

  • Доступное усиление мощности - 20 dB

  • OIP343 dBm

  • Выберите «Применить».

Добавьте другой элемент усилителя с помощью панели инструментов. На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя PowerAmplifier2

  • Доступное усиление мощности - 20 dB

  • OIP343 dBm

  • Выберите «Применить».

Добавьте еще один элемент Generic. На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя RFFilter2

  • Доступное усиление мощности - -1.4 dB

  • Выберите «Применить».

Сохраните систему. Приложение сохраняет систему в MAT-файле.

Постройте график выходной мощности датчика с помощью кнопки 3D Plot. Выберите 3D Сюжет и выберите Output Power - Pout.

В этом примере используется конструкция радиочастотного передатчика из примера анализа системы радиочастотного передатчика.

Для проектирования радиочастотного датчика выполните пример анализа системы радиочастотного датчика. Выберите антенный элемент в разделе Elements и добавьте элемент в конце этого радиочастотного передатчика. На панели «Параметры элемента» выберите Antenna Designer из выпадающего списка «Источник антенны».

Щелкните Создать антенну (Create Antenna) на панели Параметры элемента (Element Parameters).

Откроется приложение Конструктор антенн. Щелкните Создать (New), чтобы исследовать библиотеку антенн. В этом примере используется dipoleFolded антенный элемент с центральной частотой 815 МГц. Для этого выберите Folded элемент из галереи антенн, задайте для параметра «Расчетная частота» значение 815 МГц и нажмите Принять.

Обновленная антенна отображается в окне.

Щелкните Обновить элемент (Update Element), чтобы обновить Antenna в приложении RF Budget Analyzer нажмите кнопку OK в диалоговом окне Confirm Update.

Окно приложения Дизайнер антенн закрывается, и Antenna элемент обновляется в приложении RF Budget Analyzer. Область результатов автоматически обновляется для анализа Friis с помощью EIRP и Directivity из Antenna элемент.

Проектирование и анализ радиочастотного приемника с помощью приложения RF Budget Analyzer.

Войти rfBudgetAnalyzer чтобы открыть приложение.

Используйте опцию Шаблон получателя для создания базового получателя.

Шаблон получателя отображается следующим образом:

В окне System Parameters (Системные параметры) укажите требования к радиочастотному приемнику:

  • Входная частота - 5.745 MHz

  • Доступная входная мощность - -65 dBm

  • Полоса пропускания сигнала - 100 MHz

Щелкнуть RFFilter в холсте дизайна. Это RFFilter является элементом S-параметров. Он принимает файл Touchstone ® в S2P типе файла. Обновите панель параметров элемента следующим образом:

  • Имя: BandpassFilter

  • S2P файл: Выберите файл S2P, нажав кнопку Обзор.

  • Выберите «Применить».

Щелкните значок RFAmplifier элемент. На панели «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя LNA1

  • Доступное усиление мощности - 12 dB

  • OIP320 dBm

  • Выберите «Применить».

Добавьте другой элемент усилителя с помощью панели инструментов. На панели «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя LNA2

  • Доступное усиление мощности - 12 dB

  • OIP320 dBm

  • Выберите «Применить».

Добавьте элемент Generic. На панели «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя IRFilter

  • Доступное усиление мощности - -4.05 dB

  • Выберите «Применить».

Щелкните значок Demodulator элемент. На панели «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя Mixer

  • Доступное усиление мощности - -6.5 dB

  • OIP311.5 dBm

  • Частота LO - 4.93 GHz

  • Тип преобразователя - Down

  • Выберите «Применить».

Удалить IFFilter, элемент S-параметров. Добавьте элемент Generic на место. На панели «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя CSFilter

  • Доступное усиление мощности - -9.55 dB

  • Выберите «Применить».

Щелкните значок IFAmplifier элемент. На панели «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя PowerAmp1

  • Доступное усиление мощности - 16 dB

  • OIP326 dBm

  • Выберите «Применить».

Добавьте еще два элемента усилителя. Для каждого элемента на панелях «Параметры элемента» задайте требования к элементу:

  • Имя PowerAmp2 | PowerAmp3

  • Доступное усиление мощности - 16 дБ | 20 dB

  • OIP326 dBm | 33 dBm

  • Выберите «Применить».

Сохраните систему. Приложение сохраняет систему в MAT-файле.

Подготовьте продукцию OIP3 приемника, использующего 3D кнопку Plot. Нажмите 3D кнопку Plot и выберите Output Third-Order Intercept Point - OIP3.

Создайте усилитель с коэффициентом усиления 4 дБ.

a = amplifier('Gain',4);

Создайте модулятор с OIP3 13 дБм.

m = modulator('OIP3',13);

Создание nport использование passive.s2p.

n = nport('passive.s2p');

Создайте радиочастотный элемент с коэффициентом усиления 10 дБ.

r = rfelement('Gain',10);

Рассчитайте rfbudget серии ВЧ элементов на входной частоте 2,1 ГГц, доступной входной мощностью -30 дБм и полосой пропускания 10 МГц.

b = rfbudget([a m r n],2.1e9,-30,10e6);

Выполните эту команду в окне команд, чтобы открыть систему в приложении RF Budget Analyzer.

show(b)

Установить OIP2 значение Amplifier кому 60 dBm с помощью панели Параметры элементов (Elements Parameters) и выберите Применить (Apply). В разделе System Parameters (Параметры системы) установите для параметра Available Input Power (Доступная входная мощность) значение 50 dBm и выполните анализ гармонического баланса с помощью кнопки HB-Analyze.

Результаты отображаются, как показано ниже.

Установите флажок Автоматический анализ (Auto-Analyze), чтобы автоматически пересчитать вычисления анализа гармонического баланса.

Установить OIP2 значение RFelement как 50 dBm с помощью панели Параметры элементов (Elements Parameters) и выберите Применить (Apply).

Установите флажок Сравнить представление (Compare View) на панели Результаты (Results), чтобы сравнить вычисленные результаты решателя гармонического баланса и Фрииса (Friis). Можно использовать раскрывающийся список Выбрать результаты (Select Results) на панели Результаты (Results) для фильтрации результатов и сравнения между Фриисом (Friis) и решателем гармонического баланса.

Создайте входную согласующую сеть для двухступенчатого усилителя с помощью элемента Transmission Line в приложении RF Budget Analyzer.

Войти rfBudgetAnalyzer чтобы открыть приложение.

В окне «Системные параметры» укажите требования:

  • Входная частота - 2.45 GHz

  • Доступная входная мощность - 0 dBm

  • Полоса пропускания сигнала - 2 GHz

Добавьте два элемента линии передачи. На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя Microstrip1 | Microstrip2

  • Тип - microstrip | microstrip

  • Ширина - 0.0034173 | 0.0034173 метры

  • Высота - 0.001524 | 0.001524 метры

  • Толщина - 3.5e-06 | 3.5e-06 метры

  • ЭпсилонР - 3.48 | 3.48

  • LossTangent - 0.0037 | 0.0037 метры

  • СигмаКонд - Inf | Inf С/м

  • Длина линии - 0.0089 | 0.0147 метры

  • StubMode - Shunt | NotAStub

  • Прекращение - Open

  • Выберите «Применить».

Добавьте два элемента S-Parameters. На панели «Параметры элемента» укажите:

  • Имя Sparams1 | Sparams2

Загрузите файл Touchstone ® (f551432p.s2p) к элементам S-Parameters, представленным в этом примере, и выберите Применить.

Постройте график входного коэффициента отражения системы с помощью кнопки 3D Plot. Нажмите 3D кнопку Plot, выберите S-Parameters и выбрать S11.

Проектирование радиочастотной системы и построение графика S-параметров, выходной мощности и коэффициента усиления преобразователя с помощью приложения RF Budget Analyzer.

Войти rfBudgetAnalyzer чтобы открыть приложение.

В окне «Системные параметры» укажите требования:

  • Входная частота - 2.1 GHz

  • Доступная входная мощность - -30 dBm

  • Полоса пропускания сигнала - 45 MHz

Добавьте элемент S-Parameters. В окне «Параметры элемента» задайте:

  • Имя RFBandpassFilter

Загрузите файл Touchstone ® (RFBudget_RF.s2p) к элементу S-Parameters, представленному в этом примере, и выберите Apply.

Добавьте элемент «Усилитель». В окне «Параметры элемента» задайте:

  • Имя RFAmplifier

  • Доступное усиление мощности - 11.53 dB

  • NF - 1.53 dB

  • OIP335 dBm

  • Выберите «Применить».

Добавьте элемент демодулятора. В окне «Параметры элемента» задайте:

  • Имя Demodulator

  • Доступное усиление мощности - -6 dB

  • NF - 4 dB

  • OIP350 dBm

  • Частота LO - 2.03 GHz

  • Тип преобразователя - Down

  • Выберите «Применить».

Добавьте другой элемент S-Parameters. В окне «Параметры элемента» задайте:

  • Имя IFBandpassFilter

Загрузить файл Touchstone (RFBudget_IF.s2p) к элементу S-Parameters, представленному в этом примере, и выберите Apply.

Добавьте еще один элемент усилителя. В окне «Параметры элемента» задайте:

  • Имя IFAmplifier

  • Доступное усиление мощности - 30 dB

  • NF - 8 dB

  • OIP337 dBm

  • Выберите «Применить».

Сохраните систему. Приложение сохраняет систему в MAT-файле.

Нажмите кнопку S-Parameters Plot. Это позволяет построить график Смита ®, полярный график, величину, фазу и реальные и мнимые части S-параметров РЧ-системы и над этапами.

Задайте для параметра «Полоса пропускания графика» значение 75 и Решение 250 в разделе «Графики».

Данные S-параметров отображаются следующим образом.

Выбрать Phase (deg) из раскрывающегося меню XY Plot на панели S-Parameters для печати фазы S21.

График фазы отображается, как показано на рисунке.

Подготовьте выходную мощность системы РФ, используя 2D кнопку Plot. Нажмите 2D кнопку Plot и выберите Output Power - Pout.

2-D выходная мощность.

Постройте график усиления преобразователя ВЧ-системы с помощью кнопки 2D Plot. Нажмите 2D кнопку Plot и выберите Transducer Gain - GainT.

Связанные примеры

Программное использование

развернуть все

rfBudgetAnalyzer открывает приложение RF Budget Analyzer для анализа коэффициента усиления и суммарного коэффициента усиления, показателя шума и нелинейности (IP3) радиочастотной системы.

rfBudgetAnalyzer(rfsystem) открывает радиочастотную систему, сохраненную с помощью приложения RF Budget Analyzer. rfsystem является MAT-файлом.

Совет

  • Приложение RF Budget Analyzer принимает 0 Гц как входная частота для системы. Можно задать входную частоту в разделе Системные параметры.

  • Приложение RF Budget Analyzer не принимает 0 Гц как частота LO. Это применимо к элементам модулятора и демодулятора.

  • Выходные частоты приложения RF Budget Analyzer всегда положительные.

  • Элемент Filter позволяет использовать только 'Transfer function' реализация при установке для параметра Тип фильтра значения 'InverseChebyshev' на панели «Параметры элемента».

  • Для проектирования антенного элемента с помощью приложения RF Budget Analyzer на панели «Антенный элемент» установите для параметра «Источник антенны» значение Isotropic radiator.Вы также можете спроектировать антенный элемент с помощью приложения Antenna Designer или антенного объекта. Для использования приложения Antenna Designer или объекта антенны необходима лицензия Antenna Toolbox™.

  • Антенные элементы, разработанные с использованием антенного объекта по умолчанию, требуют большей памяти. Чтобы ускорить моделирование, проектируйте антенный элемент на высокой частоте, 2 ГГц или больше.

Ссылки

[1] Позар, Дэвид М. Микроволновая инженерия. 4-й ред. Хобокен, Нью-Джерси: Уайли, 2012.

См. также

Приложения

Темы

Представлен в R2016a