Нелинейность и шум в идеализированном блоке усилителя основной полосы частот

Используйте блок идеализированного усилителя основной полосы частот для моделирования нелинейности и шума в конструкции радиочастотной системы. Блок усилителя обеспечивает четыре модели нелинейности и три опции для представления шума.

Нелинейные модели в идеализированном блоке усилителя

Кубический многочлен

Cubic polynomial модель использует линейный коэффициент усиления мощности для определения линейного коэффициента многочлена третьего порядка и либо IP3, либо P1dB, либо Psat для определения коэффициента многочлена третьего порядка. Общая форма кубической нелинейности моделирует характеристики AM/AM как

$_{FAM/AM} {(| u |}_{)} = c1 \frac{}{×}_{|} {u |}^{}$ + 34c3 × | u | 3

где F_AM/AM(|u|) - величина выходного сигнала, | u | - величина входного сигнала, c1 - коэффициент линейного члена усиления, c3 - коэффициент кубического члена усиления. Результаты для IIP3, OIP3, IP1dB, OP1dB, IPsat и OPsat взяты из [1]. Коэффициенты c3 приведены в этой таблице.

Тип нелинейности	Уравнения
Входная точка перехвата третьего порядка, IIP3 (дБм)	$_{} \frac{_{}}{{c3 =−4c13×10}^{[(IIP3-30)/10]}}$ где IIP3 дано в дБм.
Выходной point,OIP3 перехвата третьего порядка (дБм)	$_{} \frac{_{}^{}}{{c3 =−4c133×10}^{[(OIP3-30)/10]}}$ где OIP3 дано в дБм.
Входной 1 дБ получает власть сжатия, IP1dB (dBm)	$_{} \frac{_{c3 =−2c1}^{\frac{}{}} (101920-10)}{{15×10}^{[(IP1dB-30)/10]}}$ где IP1dB дано в дБм.
Выходная мощность сжатия 1 дБ, OP1dB (дБм)	$_{c3} = \frac{-_{}^{} {2c13}^{\frac{(}{}} 101920}{− 10^{) 15 \times 10 [(OP1dB - 30}}$ − LGdB + 1 )/10] где OP1dB задается в дБм, а LGdB - линейный коэффициент усиления в дБ
Мощность насыщения на входе, IPsat (дБм)	$_{c3} = \frac{-_{}}{{4c19}^{\times 10 [(IPsat -}}$ 30 )/10] где IPsat дается в дБм.
Мощность насыщения выходного сигнала, OPsat (дБм)	$_{c3} = \frac{−_{}^{}}{{16c1381}^{\times 10 [(OPsat -}}$ 30 )/10] где OPsat дается в д Бм.

AM/AM-AM/PM

AM/AM-AM/PM модель использует таблицу поиска для указания характеристик мощности усилителя. Таблица возвращает интерполированные или экстраполированные значения с помощью линейной интерполяции. Каждая строка в таблице выражает зависимость между выходной мощностью или изменением фазы как функцию входной мощности.

$_{uout} =_{} Таблица AM/AM (u^{) \times e (_{(} Таблица AM/PM (u)}$ +∠u) × i)

где u_out - выходной сигнал, а u - величина входного сигнала.

Салех

Saleh модель основана на нормализованной передаточной функции. Параметры масштабирования ввода/вывода используются для корректировки уровней сигнала на основе их нормализованных значений. Для Salehпараметры AM/AM _alphaAM/AM и _betaAM/AM используются для вычисления усиления амплитуды для входного сигнала с использованием следующего уравнения:

$_{FAM/AM} (u) \frac{=_{} alphaAM/AM}{× | u_{| 1 +}^{}}$ betaAM/AM × | u | 2

где | u | - величина масштабированного сигнала иu рассчитывается как:

$u = {InputScale}_{×}$ uin

Для Salehпараметры AM/PM _alphaAM/PM и _betaAM/PM используются для вычисления фазового изменения для входного сигнала с использованием следующего уравнения:

$_{FAM/PM} (u) \frac{=_{} alphaAM/PM^{×}}{| u |_{21 +}^{}} betaAM/PM \times |$ u | 2 + угол (u)

где | u | - величина масштабированного сигнала, а угол - функция ^MATLAB ®, возвращающая фазовый угол u.

Масштабированный выходной сигнал _uout вычисляется как:

$_{uout} =_{} {FAM/AM}^{\times_{e (}} FAM/PM \times i) \times$ OutputScale

Измененный Rapp

Modified Rapp модель основана на нормализованных передаточных функциях. Используйте входные и выходные параметры масштабирования для корректировки уровней сигнала на основе их нормализованных значений. Характеристики AM/AM для Modified Rapp даны:

$_{FAM/AM} (u) \frac{_{=} glin}{{\times | \frac{u_{|} (1}{_{+ |}}^{}}^{\frac{glin}{\times}}}$ uVsat | 2p) 12p

где | u | - величина входного сигнала, _глин - ^{10 (Линейный коэффициент усиления (дБ )}/20), а - амплитудный коэффициент усиления _{усилителя,} Vsat - выходной уровень насыщения (V), p - коэффициент плавности амплитуды.

Характеристики AM/PM для Modified Rapp задается

$_{FAM/PM} (u) \frac{= Α^{\times}}{{| \frac{u 'q}{[} 1}^{+}} (| u' B)]$ q + угол (u)

где u - входной сигнал, A - фазовый коэффициент усиления (rad), B - фазовое насыщение, q - коэффициент фазового сглаживания и угол - функция MATLAB, которая возвращает фазовый угол u.

Выходной сигнал _uout вычисляется как:

$_{uout} =_{} FAM/AM (u^{)_{_{\times e (}} FAM/PM}$ (u) × i)

График характеристик мощности

Для визуализации функциональных возможностей кнопки «График характеристик мощности» можно задать параметры блока «Усилитель», как указано в таблице.

Модель	Параметры	График характеристик мощности
Кубический многочлен	Главная вкладка: Линейное усиление мощности (дБ): `7` Тип нелинейности: `IIP3` IIP3 (дБм): `33` Моделирование с использованием: `Code generation` Вкладка «Шум»: Укажите тип шума: `Noise temperature` Температура шума: `290` Источник семян: `Auto`
AM/AM - AM/PM	Главная вкладка: Таблица подстановки (Pin (dBm), Pout (dBm), град .):`[-25, 5, -1; -10, 20, -2; 0, 27, 5; 5, 28, 12]` Моделирование с использованием: `Code generation` Вкладка «Шум»: Укажите тип шума: `Noise temperature` Температура шума: `290` Источник семян: `User specified` Семя: `67987`
Измененный Rapp	Главная вкладка: Линейное усиление мощности (дБ): `7` Уровень насыщения выходного сигнала (V): `1` Коэффициент плавности по величине: `2` Коэффициент усиления фазы (рад): `-.45` Насыщенность фаз: `0.88` Коэффициент сглаживания фазы: `3.43` Моделирование с использованием: `Code generation` Вкладка «Шум»: Укажите тип шума: `Noise temperature` Температура шума: `290` Источник семян: `User specified` Семя: `67987`
Салех	Главная вкладка: Масштаб входных данных (дБ): `0` Параметры α бета AM/AM: `[ 2.1587, 1.1517 ]` Параметры AM/PM α бета: `[ 4.0033, 9.1040 ]` Масштаб выходного сигнала (дБ): `0` Моделирование с использованием: `Interpreted execution` Вкладка «Шум»: Укажите тип шума: `Noise figure` Показатель шума: `10 * log10( 2 )` Источник семян: `Auto`

Применение нелинейности

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

Умножает сигнал на коэффициент усиления.
Разбивает комплексный сигнал на составляющие величины и угла.
Применяет преобразование AM/AM к величине сигнала в соответствии с выбранной моделью нелинейности для получения величины выходного сигнала.
Применяет преобразование AM/PM к фазе сигнала в соответствии с выбранной моделью нелинейности и добавляет результат к углу сигнала для создания угла выходного сигнала.

Моделирование теплового шума в идеализированном блоке усилителя

В соответствии с параметром Указать тип шума можно задать величину теплового шума тремя способами:

Noise temperature - Определяет шум в кельвине.
Noise factor - определяет шум с помощью уравнения:
$Коэффициент шума = 1 + \frac{}{Температура шума290}$
Noise figure - Определяет шум в децибелах относительно температуры шума 290 кельвинов. По коэффициенту шума
$Показатель шума = 10 × log ( коэффициент шума$ )
Примечание
Некоторым радиочастотным блокам Blockset™ требуется время выборки для выполнения расчетов моделирования основной полосы частот. Чтобы обеспечить точность этих вычислений, блок «Входной порт», а также математические радиочастотные блоки сравнивают время входной выборки с временем выборки, указанным в маске. Если эти моменты времени не совпадают, или если время входной выборки отсутствует, так как блоки не соединены, появляется сообщение об ошибке.

Чтобы узнать, как использовать идеализированный блок усилителя библиотеки базовых частот для усиления сигнала с нелинейностью и шумом, см. раздел Идеализированный усилитель основной полосы с нелинейностью и шумом.

Ссылки

[1] Кундерт, Кен. " Точное и быстрое измерение _IP2 и _IP3, "The Designer Guide Community, 22 мая 2002 года.

См. также

Усилитель | Миксер

Связанные темы

Нелинейность и шум в идеализированном блоке микшера основной полосы частот

Документация