Моделирование высокочастотных компонентов

В этом примере показано, как использовать моделирование огибающей ВЧ Blockset™ цепи для моделирования высокочастотных компонентов при одновременном сокращении времени моделирования.

Моделирование сигнала полосы пропускания в программном обеспечении Simulink

Модель, ex_simrf_tut_passband, показывает, как модулировать реальный сигнал полосы пропускания с синфазными и квадратурными компонентами.

Для открытия этой модели в командной строке MATLAB ® введите:

addpath(fullfile(docroot,'toolbox','simrf','examples'))
ex_simrf_tut_passband

Система определяет действительный сигнал полосы пропускания x (t) в соответствии с формулой

$x (t) = I (t)_{\cos} (2.dfct) − Q (_{t})$ sin (2.dfct)

где:

I (t) - синфазная часть модулирующего сигнала, равная 3 в этом примере, смоделированная блоком константы, обозначенным синфазной модуляцией.
Q (t) является квадратурной частью модулирующей, равной 4 в этом примере, смоделированной блоком константы, обозначенным квадратурной модуляцией.
_fc - несущая частота, равная 1 ГГц в данном примере.

Выполнение модели приводит к следующим выводам в области.

Выходной сигнал в области реального полосы пропускания имеет величину 5 и фазовый сдвиг atan2d(3,-4), или около 143 °.

В диалоговом окне «Параметры конфигурации» для параметра «Фиксированный размер шага» (время основной выборки) установлено значение 1/16*1e-9. Это значение соответствует порядку длины волны носителя. Для моделирования используется в общей сложности 81 образец - 16 за цикл.

Сравнение сигналов полосы пропускания и основной полосы частот в программном обеспечении RF Blockset

Модель, ex_simrf_tut_compare, показывает, как сравнивать сигналы полосы пропускания и основной полосы частот. Этот раздел основан на результатах предыдущего раздела, Simulate a Passband Signal in Simulink Software.

Для открытия этой модели в командной строке MATLAB введите:

addpath(fullfile(docroot,'toolbox','simrf','examples'))
ex_simrf_tut_compare

Система моделирует реальный сигнал полосы пропускания как реальную часть комплексного сигнала полосы пропускания по формуле

$x (t) = Re [(I (t) + jQ (t))_{} exp (j⋅2πfct)] =_{} I (t) \cos (_{} 2.dfct)$ − Q (t) sin (2.dfct)

где:

I (t ) + jQ (t) - комплекснозначная модуляция, равная 3 + 4j.
_fc - угловая частота, равная 1 ГГц.

В отличие от реализации полосы пропускания Simulink ® в предыдущем разделе, сложный сигнал основной полосы частот, управляющий системой RF Blockset, не включает несущую. Вместо этого среда RF Blockset выполняет аналитическую обработку несущей. Полка отображается в четырех различных блоках в среде RF Blockset:

В блоке Inport параметр Carrier frequences определяет несущие частоты модуляций, поступающих извне среды RF Blockset. В этом примере имеется только один входной сигнал и только одна несущая (1 ГГц, указанная как 1e9 Hz).
В блоке Outport параметр Carrier frequences определяет сигнал на 1e9 Hz несущая (1 ГГц) в виде сигналов Simulink. Эти сигналы появляются на портах I и Q. Параметр Output имеет значение Real PassbandТаким образом, этот сигнал представляет реальный сигнал полосы пропускания на несущей 1-GHz.
В блоке, обозначенном RF Blockset Outport1 block, также как Outport block, параметр Carrier frequences определяет сигнал, выводимый в 1e9 Hz несущая (1 ГГц) в виде сигналов Simulink. Эти сигналы появляются на портах I и Q. Параметр Output имеет значение In-phase and Quadrature Basebandтаким образом, эти сигналы представляют синфазную и квадратурную модуляции сигнала на несущей 1-GHz.
В блоке Configuration параметр Carrier frequences указывает все несущие, которые должны быть смоделированы в среде моделирования огибающей RF Blockset. В этом примере указана только одна несущая. Дополнительные параметры см. в разделе Блок конфигурации.

Выполнение модели приводит к следующим выводам в областях.

В области реальной полосы пропускания отображаются те же выходные данные, что и в предыдущем разделе «Моделирование сигнала полосы пропускания в программном обеспечении Simulation». Сигнал имеет величину 5 и фазовый сдвиг, согласующийся с заданными синфазной и квадратурной амплитудами.

Сама несущая 1-GHz не отображается в выходных данных. Результаты соответствуют реальной и мнимой части Комплексной модуляции на входе системы. Они также соответствуют блокам синфазной модуляции и квадратурной модуляции в Simulate a Passband Signal в Simulink Software.

Моделирование огибающей сигнала основной полосы частот

Модель, ex_simrf_tut_envelope, показывает, как моделировать огибающую синусоидальной волны с помощью блоков RF Blockset. Этот раздел основан на результатах предыдущего раздела «Сравнение сигналов полосы пропускания и основной полосы частот в программном обеспечении RF Blockset».

Для открытия этой модели в командной строке MATLAB введите:

addpath(fullfile(docroot,'toolbox','simrf','examples'))
ex_simrf_tut_envelope

Система практически идентична системе в предыдущем разделе, за исключением:

Модель содержит только один блок RF Blockset Outport и только одну область. Среда RF Blockset выводит синфазную и квадратурную модуляции 1-GHz сигнала. В блоке RF Blockset Outport параметр Output имеет значение In-phase and quadrature baseband. Поскольку система не сконфигурирована для вывода реального сигнала полосы пропускания, несущая не моделируется.
В диалоговом окне Параметры конфигурации (Configuration Parameters) значение параметра Фиксированный размер шага (время основной выборки) больше. Его значение - 5e-9 вместо 1/16*1e-9.

Выполнение модели приводит к следующим выводам в области.

Область I/Q отображает синфазную и квадратурную составляющие основной полосы сигнала 1-GHz. Сама несущая 1-GHz не отображается в выходных данных. Результаты соответствуют реальной и мнимой части Комплексной модуляции на входе системы.

В отличие от моделей в предыдущих двух разделах, Simulink работает в этой модели по-разному. Поскольку модулирующие сигналы являются постоянными в этом примере, необходимы только две точки выборки. Для моделирования изменяющегося во времени модулирующего сигнала Simulink может использовать фиксированный временной шаг в порядке обратной его ширины полосы.

Модель использует значение 5e-9 для параметра Фиксированный размер шага (время основной выборки). Это значение равно времени остановки, поскольку в этом случае модулирующие сигналы являются постоянными. По сравнению с предыдущими примерами, в которых используется время выборки 1/16*1e-9, эта модель точно моделируется с шагом времени в 80 раз больше. Этот размер шага приводит к уменьшению общего времени выборки в 80 раз, исключая начальный временной шаг в момент 0.

Документация