Определение параметров моделирования системы
Радиочастотный блок/оболочка цепи/утилиты
Блок «Конфигурация» используется для задания условий модели для моделирования оболочки цепи. Параметр блока определяет атрибуты RF и решателя. РЧ-атрибуты включают такие свойства, как частоты моделирования, гармонический порядок, полоса пропускания огибающей и тепловой шум. Атрибуты решателя включают типы анализа переходных процессов, допуски и аппроксимацию малых сигналов.
Моделирование переходного процесса малого сигнала выполняет полное решение устойчивого состояния нелинейного гармонического баланса для определения рабочей точки для последующего анализа линейного переходного процесса. Эта опция позволяет фиксировать правильное спектральное поведение малого сигнала, на который влияют большие постоянные (по несущей) сигналы.
Подключите один блок конфигурации к каждой топологически отличной подсистеме RF Blockset™. Каждый блок конфигурации определяет параметры подключенной подсистемы RF Blockset. Для просмотра примера блока «Конфигурация» в модели введите RFNoiseExample в окне команд MATLAB.
Вводные сведения о радиочастотном моделировании см. в разделе Моделирование высокочастотных компонентов.
Automatically select fundamental tones and harmonic order - Автоматический выбор основных тонов и гармонического порядкаon (по умолчанию) | offВыберите этот параметр для автоматического выбора параметров основных тонов и гармонического порядка при обновлении модели. Автоматический выбор не всегда возвращает наименьший возможный набор частот моделирования. Этот подход использует консервативное количество частот моделирования для фиксации нелинейного поведения системы.
Чтобы задать основные тона и порядок гармоник, очистите этот параметр. Меньший набор частот моделирования уменьшает время моделирования и снижает требования к памяти. Однако уменьшение частот моделирования может снизить точность.
Fundamental tones - Основные тона набора частоты моделированияФундаментальные тоны набора частот моделирования, задаваемые как вектор положительных целых чисел в Гц.
Чтобы включить этот параметр, снимите флажок Автоматически выбирать основные тона и гармонический порядок.
Harmonic order - Гармонический порядок для каждого основного тонаГармонический порядок для каждого фундаментального тона, определяемый как вектор положительного целого числа. Можно также указать скаляр, и это значение применяется к каждому фундаментальному тону.
Чтобы включить этот параметр, снимите флажок Автоматически выбирать основные тона и гармонический порядок.
Total simulation frequencies: Computed at simulation time - Отображает число частот моделированияБлок определяет частоты моделирования на основе основных тонов и их соответствующего гармонического порядка. Решатель вычисляет решение для сети на каждой частоте моделирования и масштабирует время вычисления в соответствии с общим количеством частот моделирования.
Комбинации фундаментальных тонов определяют набор частот моделирования: [m * f1 + n * f2 +...]. В этом случае фундаментальные тоны представлены [fs1, f2,...], а целые числа m и n являются целыми числами, ограниченными соответствующим гармоническим порядком, | m | ≦h1, | n | ≦h2 и т. д. Учитываются только положительные частоты.
Щелкните Вид (View), чтобы открыть диалоговое окно, содержащее дополнительную информацию о частотах моделирования в системе. Configuration блок отображает количество частот моделирования для нелинейной модели. Для линейных моделей фактическое количество частот автоматически оптимизируется во время моделирования.
Щелкнув приведенную частоту моделирования, можно увидеть, какая линейная или несколько комбинаций фундаментальных тонов представляют эту частоту. В диалоговом окне можно также построить график частот моделирования на числовой линии.
Рассмотрим один фундаментальный тон f1 = 2 ГГц и соответствующий гармонический порядок h1 = 3. Набор частот моделирования: [0, f1, 2f1, 3f1] = [0GHz, 2 GHz, 4 GHz, 6GHz].
Рассмотрим схему с двумя фундаментальными тонами [f1 = 2 GHz, f2 = 50 MHz] и соответствующие гармонические порядки h1 = h2 = 1. Эта настройка приводит к пяти частотам моделирования со значениями: [0, f2, f1-f2, f1, f1+f2].
Рассмотрим схему с двумя фундаментальными тонами [f1 = 2 GHz, f2 = 3GHz] и соответствующие гармонические порядки h1 = 1, и h2 = 3. Эта настройка приводит к 11 частот моделирования со значениями: [0, f2, f1-f2, f1, f1+f2, -f1+2f2, 2f2, -f1+3f2, f1+2f2, 3f2, f1+3f2].
Набор частот моделирования должен включать все несущие частоты, указанные в подсистеме RF Blockset, такие как несущие частоты внутри блоков Inport, Outport и source.
Чтобы включить этот параметр, выберите Автоматически выбирать фундаментальные тона и гармонический порядок. Если снять флажок Автоматически выбирать фундаментальные тона и гармонический порядок, то при выборе параметра Общие частоты моделирования: Н/Д: Фундаментальные тоны не определены.
Step size - Шаг времени для конфигурации решателя с фиксированным шагом1e-6 (по умолчанию) | скаляр в секундахШаг времени для конфигурации решателя фиксированного шага, заданный как скаляр в секундах. Инверсия временного шага определяет полосу частот моделирования огибающей сигнала, центрированную вокруг каждой частоты моделирования.
Временной шаг моделирования огибающей схемы должен быть соразмерен относительной полосе пропускания сигнала, а не абсолютному значению несущей частоты.
Значение по умолчанию (1e-6s) является достаточным для моделирования огибающих сигналов с полосами пропускания до 1/ч или 1MHz. Точность моделирования снижается при моделировании, близком к максимальной полосе пропускания. Уменьшите размер шага для моделирования сигналов с большей полосой пропускания или повысьте точность.
Скорость моделирования обратно пропорциональна размеру шага моделирования. Меньший размер шага моделирования соответствует более широкой полосе пропускания огибающей и более медленному моделированию.
При моделировании белого шума полоса пропускания шума для каждой частоты моделирования равна 1/ч.
Envelope bandwidth - Максимальная моделируемая полоса пропускания огибающей1 MHz (по умолчанию) | скаляр в ГцМаксимальная моделируемая полоса пропускания огибающей, возвращаемая как скаляр в Гц. Блок конфигурации автоматически вычисляет это значение с помощью параметра Размер шага. Используется формула: ).
Simulate noise - Глобально включить или отключить моделирование шумаon (по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы глобально включить моделирование шума в схемах RF Blockset. Если этот флажок установлен:
Блоки усилителя и смесителя используют значение своих соответствующих параметров шумового показателя (дБ).
Блоки усилителя и смесителя моделируются тепловым шумом при температуре, заданной параметром Temperature.
Резистор блокирует тепловые помехи модели, используя параметры температуры.
Блоки шума моделируют заданную мощность шума как источник напряжения или тока.
Чтобы отключить глобальное моделирование шума, снимите этот параметр.
Use default random number generator - Поток псевдослучайного шума по умолчанию для источников RF Blockseton (по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы сохранить поток псевдослучайного шума по умолчанию для источников RF Blockset. Снимите флажок, чтобы указать независимый поток псевдослучайных чисел для топологической подсистемы RF Blockset и определить начальное число потока шума.
Чтобы открыть этот параметр, выберите Simulate noise.
Noise seed - Начальное число независимого потока псевдослучайных чисел0 (по умолчанию) | скалярное положительное целое числоНачальное число независимого потока псевдослучайных чисел, определяемое как скалярное положительное целое число.
Чтобы открыть этот параметр, снимите флажок Использовать генератор случайных чисел по умолчанию.
Temperature - Глобальная температура шума290.0K | скалярное целое число в кельвинеТемпература глобального шума, заданная как скалярное целое число в кельвине.
Samples per frame - Количество выборок в каждом канале входного сигнала в Inport блок1 | положительное скалярное целое числоЧисло выборок в каждом канале входного сигнала в блок Inport, заданное как положительное скалярное целое число, меньшее или равное 1024. Канал соответствует входной частоте в Inport блок.
Примечание
Рекомендуемое максимальное количество выборок на кадр составляет 1024.
Normalize Carrier Power - Нормализовать мощность сигнала несущейon (по умолчанию) | offВыберите эту опцию для нормализации мощности несущей так, чтобы средняя мощность сигнала была:
В этом случае уравнение дает соответствующий сигнал полосы пропускания при λ:
2sin (2.dfkt)
где:
I (t) - синфазная часть сигнала несущей.
Q (t) - квадратурная часть сигнала несущей.
fk - несущие частоты.
Снимите этот флажок, чтобы средняя мощность сигнала несущей:
В этом случае, соответствующий сигнал полосы пропускания в λ представлен уравнением
sin (2.dfkt)
Частота несущей 0 является частным случаем. Его представление полосы пропускания всегда I и средняя мощность I2
Enable input interpolation filter - Автоматическая интерполяция низкоскоростного сигнала в высокочастотный сигнал более высокой скоростиВыберите эту опцию, чтобы включить фильтр входной интерполяции для увеличения частоты дискретизации входного сигнала в соответствии с частотой дискретизации RF-решателя. Теперь можно непосредственно использовать модулирующие сигналы связи, используя более низкую частоту дискретизации в более широкой схеме. Этот фильтр вводит задержку в радиочастотный сигнал. Задержка фильтра (в выборках) показывает задержку, введенную после моделирования модели.
Примечание
Когда этот фильтр включен,
Отношение частоты дискретизации RF к полосе частот модулирующих сигналов должно быть 2, 4, 6 или 8.
Модель RF Blockset может иметь только один блок Inport.
Transient analysis - Решатель с фиксированным шагом среды RF BlocksetAuto (по умолчанию) | NDF2 | Trapezoidal Rule | Backward EulerРешатель с фиксированным шагом среды RF Blockset, указанный как одно из следующих:
Auto: Задайте для этого параметра значение Auto, если вы не уверены, какой решатель использовать.
NDF2: Задайте для этого параметра значение NDF2 обеспечение баланса узкополосной и широкополосной точности. Этот решатель подходит для ситуаций, когда частотное содержание сигналов в системе неизвестно относительно скорости Найквиста.
Trapezoidal Rule: Задайте для этого параметра значение Trapezoidal Rule для узкополосного моделирования. Искажение частоты и отсутствие демпфирующих эффектов делают этот метод неподходящим для большинства широкополосных моделирований.
Backward Euler: Задайте для этого параметра значение Backward Euler для моделирования наибольшего класса систем и сигналов. Эффекты демпфирования делают этот решатель подходящим для широкополосного моделирования, но общая точность низкая.
Решатель RF Blockset является расширением Simscape™ локального решателя. Дополнительные сведения о локальном решателе Simscape см. на странице вхождения блока Конфигурация решателя.
Approximate transient as small signal - Выбрать малое подмножество частот для анализа переходных малых сигналовВыберите эту опцию, чтобы выбрать небольшое подмножество частот для анализа переходных малых сигналов.
Use all steady-state simulation frequencies for small signal analysis - Выберите все частоты стационарного моделированияЭта опция используется для выбора всех стационарных частот моделирования. Снимите флажок, чтобы указать частоты для моделирования малых переходных процессов.
Для отображения этого параметра установите флажок Approximate transent в качестве малого сигнала.
Small signal frequencies - Частоты для моделирования малых переходных сигналовЧастоты для моделирования малых переходных сигналов, заданные как скаляр или вектор. Указанные частоты содержатся во всем наборе частот моделирования, определенных из основных тонов и гармонического порядка на вкладке Main.
Значения по умолчанию в этом поле и соответствующие единицы измерения не являются константами. Значения зависят от состояния диалогового окна конфигурации, когда сначала снимается флажок Использовать все частоты стационарного моделирования для анализа малых сигналов.
Чтобы открыть этот параметр, снимите флажок Использовать все частоты моделирования стационарного режима для анализа малых сигналов.
Populate Frequencies - Инструмент для выбора малых переходных частот сигналаИнструмент для выбора малых переходных частот сигнала для заполнения малых частот сигнала. Выбранные частоты представляют собой подмножество частот моделирования, определяемых по входам основных тонов и гармонического порядка на вкладке Main. Весь набор частот моделирования задается в поле со списком в правой части диалогового окна, а выбранные частоты подсвечиваются. Вы можете выбрать, непосредственно выбрав частоты в поле выбора, или выбрав нужные тона и гармонический порядок на панели выбора малого сигнала и нажав кнопку Выбор. Значения тонов (Гц) и гармонического порядка в полях со списком также заполняются с помощью основных тонов и гармонических порядков на вкладке Main.
Чтобы открыть этот параметр, снимите флажок Использовать все частоты моделирования стационарного режима для анализа малых сигналов.
Relative tolerance - Относительный допуск ньютона для системных переменных1e-3 (по умолчанию) | действительный положительный конечный скалярОтносительный допуск ньютона для системных переменных, заданный как действительный положительный конечный скаляр.
Absolute tolerance - Абсолютный допуск ньютона для системных переменных1e-6 (по умолчанию) | действительный положительный конечный скалярАбсолютный допуск ньютона для системных переменных, заданный как действительный положительный конечный скаляр.
Maximum iterations - число итераций, необходимых для сходимости;10 (по умолчанию) | действительный целочисленный скалярЧисло итераций, необходимых для сходимости, указанное как действительный положительный целочисленный скаляр.
Error estimation - Проверка на наличие ошибки сходимости в системных переменных2-norm over all variables (по умолчанию) | Each variable separatelyПроверьте погрешность сходимости в системных переменных, указанных как:
2-norm over all variablesИспользуйте эту опцию, чтобы вычислить 2-норму всех переменных состояния, а затем проверить ошибку в сходимости переменных состояния.
Each variable separatelyЭта опция используется для проверки ошибки сходимости каждой переменной отдельно.
Restore Default Settings - Восстановить значения по умолчанию для решателя newtonВосстановление значений по умолчанию для решателя newton, указанных как кнопка.
Ключевыми параметрами при настройке моделирования огибающей цепи являются фундаментальные тона, гармонический порядок и размер шага. Для ускорения моделирования можно изменить размер шага моделирования и общее количество частот моделирования.
Например, предположим, что имеется два больших входных сигнала с полосой пропускания 100 МГц, центрированных вокруг 10 ГГц и 10,1 ГГц соответственно. Вы можете смоделировать два сигнала, используя два отдельных основных тона [10 10.1] ГГц. Каждый тон имеет гармонический порядок 3 (всего 25 частот моделирования) и размер шага моделирования, равный 1/200MHz = 5 нс.
Можно также настроить РЧ-подсистему так, чтобы оба сигнала находились в пределах одной моделирующей полосы пропускания с центром около 10,05 ГГц. В этом случае устанавливается гармонический порядок, равный 3 (для общего количества 4 частот моделирования), и размер шага моделирования, равный 1/400MHz = 2,5 ns. Последняя конфигурация быстрее, так как число частот моделирования меньше на коэффициент 3, а размер шага моделирования меньше только на коэффициент 2.
При настройке моделирования оболочки цепи избегайте наложения оболочек. Тепловой шум, генерируемый пассивными компонентами, учитывается отдельно в каждом поддиапазоне, что позволяет перекрывать отдельные огибающие.
Размер шага моделирования должен быть достаточно малым для захвата полосы пропускания сигнала и расширения спектра в полосе.
Например, комплексный входной сигнал Simulink имеет частоту выборки, равную 10 МГц. Минимальный временной шаг, необходимый для моделирования этого сигнала, составляет 1/20 МГц = 50 нс. Можно использовать коэффициент избыточной дискретизации от 4 до 8, соответствующий временному шагу моделирования между 25 нс и 12,5 нс. Это фиксирует рост спектра, вызванный нелинейными эффектами.
По умолчанию блок конфигурации допускает автоматическую интерполяцию низкоскоростного сигнала в высокочастотный сигнал с более высокой скоростью. Если это свойство отключено, рекомендуется использовать тот же размер шага, что и входные сигналы Simulink. Входной порт выполняет повторную выборку входного сигнала с размером шага, указанным в блоке конфигурации. Использование того же размера шага позволяет избежать нежелательных эффектов наложения. Рекомендуется выполнить повторную выборку сигналов Simulink перед их импортом в RF Blockset с использованием либо аналоговых (непрерывное время), либо цифровых (дискретное время) интерполяционных фильтров.
