Моделирование высокоскоростной объединительной платы (рациональная функция для модели Simulink ®

)

В этом примере используются:

В этом примере показано, как использовать Simulink ® для моделирования дифференциального высокоскоростного канала объединительной платы. В примере сначала считывается файл данных Touchstone ®, который содержит однополюсные 4-портовые S-параметры для дифференциальной высокоскоростной объединительной платы и преобразует их в 2-портовые дифференциальные S-параметры. Он вычисляет передаточную функцию дифференциальной схемы и использует rationalfit функция для подгонки рациональной функции замкнутой формы к передаточной функции схемы. Затем пример преобразует полюса и остатки объекта рациональной функции в числители и знаменатели передаточных функций S-Domain преобразования Лапласа, которые он использует для построения модели Simulink объекта рациональной функции.

Для выполнения этого примера необходимо установить программу Simulink.

Прочитайте единственно законченные S-параметры с 4 портами и преобразуйте их в отличительные S-параметры с 2 портами

Прочитайте файл данных Touchstone, default.s4p, в sparameters объект. Параметры в этом файле данных представляют собой 50-омные S-параметры однополюсной 4-портовой пассивной схемы, измеряемые на 1496 частотах от 50 МГц до 15 ГГц. Затем получите односторонние 4-портовые S-параметры из объекта данных и используйте функцию преобразования матриц. s2sdd для преобразования их в дифференциальные 2-портовые S-параметры.

filename = 'default.s4p';
backplane = sparameters(filename);
data = backplane.Parameters;
freq = backplane.Frequencies;
z0 = backplane.Impedance;

Преобразуйте в 2-портовые дифференциальные S-параметры. Эта операция сначала объединяет нечетные порты, а затем четные порты. Если для измерения одиночных S-параметров использовалась другая конфигурация, можно указать другой второй аргумент в команде s2sdd. Например, опция «2» позволяет объединять порты ввода и вывода в порядке возрастания. Для изменения порядка портов можно также использовать команду snmp 2smp.

diffdata = s2sdd(data,1);
diffz0 = 2*z0;

Вычислить передаточную функцию и ее рациональное представление

Сначала используйте s2tf для вычисления дифференциальной передаточной функции. Затем используйте rationalfit для вычисления закрытой формы передаточной функции и сохранения ее в rfmodel.rational объект. rationalfit функция соответствует объекту рациональной функции указанным данным по заданным частотам.

difftf = s2tf(diffdata,diffz0,diffz0,diffz0);
fittol = -30;          % Rational fitting tolerance in dB
delayfactor = 0.9;     % Delay factor
rationalfunc = rationalfit(freq,difftf,fittol,'DelayFactor', delayfactor)
npoles = length(rationalfunc.A);
fprintf('The derived rational function contains %d poles.\n', npoles);

rationalfunc = 

   rfmodel.rational with properties:

        A: [20x1 double]
        C: [20x1 double]
        D: 0
    Delay: 6.0172e-09
     Name: 'Rational Function'

The derived rational function contains 20 poles.

Получение числителя и знаменателя функций передачи S-домена преобразования Лапласа

В этом примере функции передачи S-Domain преобразования Лапласа используются для представления объединительной платы в модели Simulink. Преобразуйте полюса и соответствующие остатки объекта рациональной функции в числитель и форму знаменателя для использования в блоках передаточных функций преобразования Лапласа. Каждый блок передаточной функции представляет либо один вещественный полюс и соответствующий вещественный остаток, либо пару комплексных сопряженных полюсов и остатков, поэтому блок передаточной функции всегда имеет вещественные коэффициенты. Для этого примера объект рациональной функции содержит 2 вещественных полюса/остатка и 6 пар комплексных полюсов/остатков, поэтому модель Симулинка содержит 8 блоков передаточных функций.

A = rationalfunc.A;
C = rationalfunc.C;
den = cell(size(A));
num = cell(size(A));
k = 1;                          % Index of poles and residues
n = 0;                          % Index of numerators and denominators
while k <= npoles
    if isreal(A(k))             % Real poles
        n = n + 1;
        num{n} = C(k);
        den{n} = [1, -A(k)];
        k = k + 1;
    else                        % Complex poles
        n = n + 1;
        real_a = real(A(k));
        imag_a = imag(A(k));
        real_c = real(C(k));
        imag_c = imag(C(k));
        num{n} = [2*real_c, -2*(real_a*real_c+imag_a*imag_c)];
        den{n} = [1, -2*real_a, real_a^2+imag_a^2];
        k = k + 2;
    end
end
den = den(1:n);
num = num(1:n);

Создание модели симулятора объединительной платы

Создайте модель Simulink объединительной платы с помощью функций передачи преобразования Лапласа. Затем подключите случайный источник к входу объединительной платы, а область - к его входу и выходу.

modelname = fliplr(strtok(fliplr(tempname), filesep));
simulink_rfmodel_build_rational_system_helper(modelname , numel(num))
simulink_rfmodel_add_source_sink_helper(modelname)

Рисунок 1. Модель Simulink для рациональной функции

Моделирование модели Simulink рациональной функции

При моделировании модели в области действия отображается влияние дифференциальной объединительной платы на случайный входной сигнал.

set_param([modelname,'/Rational Model Output'], 'Open', 'on')
h = findall(0, 'Type', 'Figure', 'Name', 'Rational Model Output');
h.Position = [200, 216, 901, 442];
sim(modelname);

Закрыть модель

close_system(modelname, 0)

Документация