Смеситель модели в радиочастотных системах
Радиочастотный блок/оболочка цепи/элементы
Блок Микшера выполняет преобразование частоты сигнала и нелинейное усиление.
Для данного RF входного сигнала, VRF = ARFcos (startRFt) и LO входного сигнала VLO = AcLOcos (startLOt), смеситель умножает сигналы на входных портах:
[("
Это смешивание преобразовывает частоту сигнала РФ к ωRF + ωLO и ωRF - ωLO. Чтобы микшер выполнил эту операцию правильно, необходимо включить в частоты моделирования, вычисляемые блоком «Конфигурация» (Configuration block), частоты, которые должны совпадать с частотами, используемыми при выполнении этой операции.
Спецификация усиления мощности для этого блока связывает мощность односторонней полосы (SSB) с входом.
После смешивания сигналов RF и LO блок смесителя выполняет усиление. Для моделирования линейного усиления смеситель масштабирует сигналы на коэффициент a1. Источник напряжения, управляемый напряжением (VCVS), заданный полиномом, реализует нелинейное усиление. Полином включает в себя насыщение автоматически и создает дополнительные частоты интермодуляции.
Source of conversion gain - Параметр источника коэффициента усиления преобразованияAvailable power gain (по умолчанию) | Open circuit voltage gain | Polynomial coefficientsИсходный параметр коэффициента усиления преобразования, определяемый одним из следующих параметров:
Available power gain - Блок использует значение параметра Доступное усиление мощности для вычисления линейного члена усиления напряжения многочлена VCVS, a1. Этот расчет предполагает согласованное окончание нагрузки для смесителя.
Open circuit voltage gain - Блок использует значение параметра усиления напряжения разомкнутой цепи в качестве линейного члена усиления напряжения многочлена VCVS, a1.
Polynomial coefficients - блок реализует нелинейное усиление напряжения в соответствии с указанным полиномом. Порядок многочлена должен быть меньше или равен 9 и коэффициенты упорядочены по возрастающим степеням. Если вектор a имеет 10 коэффициентов, [a0, a1, a2,..., a9], полином, который он представляет, является Vout = a0 + a1
Vin + a2 Vin2 + ⋯ + a9 Vin9. В этом случае а1 представляет
линейный член усиления, и моделирование
членов более высокого порядка выполняется согласно [1].
Например, вектор [a0, a1, a2, a3] задает отношение Vout = a0 + a1 Vin + a2 Vin2 + ⋯ + a3 Vin3.
Конечные нули опущены: если a3 = 0, [a0, a1, a2] определяет тот же многочлен, что и [a0, a1, a2, 0]. Значение по умолчанию этого параметра равно [0 1], что соответствует линейному соотношению Vo = Vi.
Available power gain - Линейный коэффициент усиления смесителяdB (по умолчанию) | скаляр Линейный коэффициент усиления смесителя, заданный как скаляр в дБ. Укажите единицы измерения из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain на вкладке Источник коэффициента усиления преобразования.
Open circuit voltage gain - Усиление напряжения разомкнутой цепиdB (по умолчанию) | скаляр Напряжение разомкнутой цепи смесителя, указанное как скаляр в дБ. Укажите единицы измерения из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Open circuit voltage gain на вкладке Источник коэффициента усиления преобразования.
Polynomial coefficients - Порядок многочлена[0 1] (по умолчанию) | векторПорядок многочлена, заданный как вектор.
Порядок многочлена должен быть меньше или равен 9. Коэффициенты упорядочены по возрастающим степеням. Если вектор имеет 10 коэффициентов, [a0,a1,a2, ... a9], полином, который он представляет, является:
Vout = a0 + a1Vin + a2Vin2 + ... + a9Vin9
где a1 представляет линейный член усиления, и члены более высокого порядка моделируются согласно [1].
Например, вектор [a0,a1,a2,a32] задает отношение Vo = a0 + a1V1 + a2V12 + a3V13. Конечные нули опущены. Если a3 = 0, то [a0,a1,a2] определяет тот же многочлен, что и [a0, a1, a2,0]. Значение по умолчанию этого параметра равно [0,1], что соответствует линейному соотношению Vo = Vi.
Чтобы включить этот параметр, выберите Polynomial coefficients на вкладке Источник коэффициента усиления преобразования.
Input impedance (Ohm) - Входной импеданс смесителя50 (по умолчанию) | скаляр Входной импеданс смесителя, заданный как скаляр.
Output impedance (Ohm) - Выходной импеданс смесителя50 (по умолчанию) | скаляр Выходной импеданс смесителя, заданный как скаляр.
LO impedance (Ohm) - Импеданс на порту LO смесителяinf (по умолчанию) | скаляр Выходной импеданс смесителя, заданный как скаляр.
Noise figure (dB) - Показатель шума IEEE односторонней полосы смесителяdB (по умолчанию) | скалярПоказатель одностороннего шума смесителя, определяемый как скаляр в соответствии с определением IEEE ®.
Чтобы моделировать шум в модели огибающей цепи с помощью блока Шум (Noise), Усилитель (Amplifier) или Смеситель (Mixer), необходимо установить флажок Имитировать шум (Simulate noise) в диалоговом окне Блок конфигурации (Configuration block).
Определение IEEE SSB предполагает, что шум в полосе пропускания изображения на входе смесителя полностью отвергается, в то время как смеситель внутри генерирует шум как в полосе пропускания изображения, так и в полосе пропускания сигнала. В результате шум на выходе смесителя представляет собой сумму двух вкладов:
2NmixerGmix,
где:
Nout - шум на выходе смесителя.
Nin - это шум на входе смесителя (при условии, что шум в полосе пропускания изображения полностью отклонен).
Nmixer - это шум, генерируемый внутри смесителя как в полосе пропускания сигнала, так и в полосе пропускания изображения.
Gmix - коэффициент усиления смесителя.
В результате коэффициент шума согласно определению IEEE SSB может быть выражен как
2Nmixer/Nin,
который связан с другими обычно используемыми определениями через
12 (1 + FSSB-IEEE).
Определение IEEE SSB можно применить непосредственно для описания этапов микширования при использовании формул Фрииса для анализа бюджета связи. Использование других определений требует изменения формул Фрииса. Как блок Mixer в RF Blockset™, так и приложение RF Budget Analyzer в RF Toolbox™ используют определение IEEE.
Аналитические взаимосвязи между тремя определениями позволяют моделировать уровень шума на выходе смесителя. Например,
10FDSB/10 − 1) = 6,04 дБ.
Если вы имитируете смеситель RF Blockset без включения идеального фильтра отклонения изображения, то шум на выходе смесителя больше, чем тот, который прогнозируется на рисунке шума, потому что шум в полосе пропускания изображения эффективно сворачивается на выходной сигнал.
По этой причине при генерации моделей блоки Модулятор (Modulator) и Демодулятор (Demodulator) автоматически вставляют идеальный фильтр отклонения изображения. (Фильтрацию можно удалить в маске блока.)
Блок Noise Figure Testbench измеряет показатель шума SSB и позволяет проверить, что показатель моделируемого шума имеет ожидаемое значение.
Если добавить в модель идеальный фильтр отклонения изображения, то эффективный показатель шума будет соответствовать аналитическому значению.
Если удалить фильтр отклонения изображения или использовать фильтр с частичным отклонением, то измеренный показатель шума больше аналитического значения.
Ground and hide negative terminals - Клеммы наземных ВЧ-цепейon (по умолчанию) | offВыберите этот параметр для внутреннего заземления и скрытия отрицательных клемм. Чтобы открыть отрицательные клеммы, очистите этот параметр. Открывая эти клеммы, можно соединить их с другими частями модели.
По умолчанию этот параметр выбран.
Nonlinear polynomial type - Полиномиальная нелинейностьEven and odd order (по умолчанию) | Odd orderПолиномиальная нелинейность, заданная как одно из следующих значений:
Even and odd order: При выборе Even and odd order, усилитель может создавать частоты интермодуляции второго и третьего порядка в дополнение к линейному члену.
Odd order: При выборе Odd orderусилитель генерирует только частоты интермодуляции нечетного порядка.
Линейный коэффициент усиления определяет линейный член a1. Блок вычисляет оставшиеся члены из указанных параметров. Этими параметрами являются IP3, 1-dB мощность сжатия коэффициента усиления, выходная мощность насыщения и сжатие коэффициента усиления при насыщении. Заданное количество зависимостей определяет порядок модели. На рисунке показано графическое определение параметров нелинейного усилителя.
Intercept points convention - Соглашение по точкам перехватаOutput (по умолчанию) | InputСоглашение о точках перехвата, указанное как Input- ссылка или Output- ссылка. Эта спецификация используется для точек перехвата, 1-dB получения мощности сжатия и мощности насыщения.
IP2 - Точка перехвата второго порядкаinfdBm (по умолчанию) | скалярТочка перехвата второго порядка. указан как скаляр. Значение по умолчанию inf dBm соответствует неуказанной точке.
Чтобы включить этот параметр, выберите Even and odd order на вкладке Тип нелинейного полинома.
IP3 - Точка перехвата третьего порядкаinf dBm (по умолчанию) | скалярТочка перехвата третьего порядка, заданная как скаляр. Значение по умолчанию inf dBm соответствует неуказанной точке.
1-dB gain compression power - мощность сжатия 1-dB усиленияinfdBm (по умолчанию) | скаляр1-dB получить мощность сжатия, заданную как скаляр. Точка сжатия коэффициента усиления 1-dB должна быть меньше выходной мощности насыщения.
Чтобы включить этот параметр, выберите Odd order на вкладке Тип нелинейного полинома.
Output saturation power - Мощность насыщения выходного сигналаinfdBm (по умолчанию) | скалярВыходная мощность насыщения, заданная как скаляр. Блок использует это значение для вычисления точки насыщения напряжения, используемой в нелинейной модели. При этом первая производная многочлена равна нулю, а вторая производная отрицательная.
Чтобы включить этот параметр, выберите Odd order на вкладке Тип нелинейного полинома.
Gain compression at saturation - Сжатие усиления при насыщенииinfdBm (по умолчанию) | скалярСжатие усиления при насыщении, указанное как скаляр.
Чтобы включить этот параметр, выберите Odd order на вкладке Тип нелинейного полинома (Nonlinear polynomial type) и задайте мощность насыщения вывода.
[1] Гроб, Зигфрид и Юрген Линднер. «Деривация полиномиальной модели нелинейных усилителей». Кафедра информационных технологий, Ульмский университет, Германия.
