Этот пример показывает, как использовать два различных вариантов для моделирования S-параметров с библиотекой Конверта Схемы Blockset™ РФ. Метод временной области (rationalfit) создает аналитическую рациональную модель, которая аппроксимирует весь диапазон данных. Это является предпочтительным способом, когда хорошая посадка может быть достигнута при небольшом количестве полюсов. Когда данные имеют много деталей или высокий уровень шума, эта модель становится большой и медленной для моделирования.
Метод частотной области основан на свертке, где импульсная характеристика основной полосы зависит от временного шага моделирования и несущей частоты.
Система состоит из:
Входной сигнал огибающей, смоделированный блоками Simulink. Входной сигнал - это клин, проходящий от 0 до 1 дюйма TF_RAMP_TIME; начальное значение TF_RAMP_TIME имеет значение 1e-6 с. Несущая частота сигнала равна TF_FREQ; начальное значение TF_FREQ имеет значение 2.4e9 Гц.
Два фильтра SAW, смоделированные двумя блоками S-параметров с использованием одного и того же файла данных, sawfilter.s2p. Блок с меткой SAW Filter (time domain) параметр Опции моделирования (Modeling options) на вкладке Моделирование (Modeling) имеет значение Time domain (rationalfit). Блок с меткой SAW Filter (frequency domain) параметр Опции моделирования (Modeling options) на вкладке Моделирование (Modeling) имеет значение Frequency domain и проверяется длительность автоматической оценки импульсной характеристики.
Блок Scope, отображающий выходные данные двух блоков S-параметров.
model = 'simrfV2_sparam_t_vs_f';
open_system(model);
Напечатать open_system('simrfV2_sparam_t_vs_f') в командной строке.
Выберите Моделирование > Выполнить.
Выходные данные обоих методов очень близки друг к другу. Модель частотной области (фиолетовая кривая) фиксирует передаточную функцию (стационарное значение) немного лучше.
scope = [model '/Scope']; open_system(scope); set_param(scope, 'YMax','0.45'); set_param(scope, 'YMin','0'); set_param(scope, 'TimeRange',num2str(1.01*TF_END_TIME)); sim(model);
В предыдущем моделировании время подъема огибающей TF_RAMP_TIME = 1e-6 был на много порядков больше, чем период сигнала несущей T = 1/TF_FREQ = 4.1667e-10. Другими словами, конверт был намного медленнее носителя. По мере приближения времени нарастания к периоду несущей соответствующие временные эффекты лучше улавливаются моделью временной области (желтая кривая).
Для продолжения примера:
Напечатать TF_RAMP_TIME = 1e-9; TF_END_TIME = 1e-7; в командной строке.
Выберите Моделирование > Выполнить.
TF_RAMP_TIME = 1e-9;
TF_END_TIME = 1e-7;
set_param(scope, 'TimeRange',num2str(1.01*TF_END_TIME));
sim(model);
open_system(scope);
Результат моделирования в частотной области может быть улучшен путем уменьшения временного шага моделирования и ручной установки длительности импульса.
Для продолжения примера:
Напечатать TF_STEP = 5e-10; в командной строке.
Снимите флажок Автоматически оценивать длительность импульсной характеристики на панели моделирования Saw filter (frequency domain) block и укажите длительность импульсного отклика как 1e-7.
Выберите Моделирование > Выполнить.
TF_STEP = 5e-10; sparam_freq = [model '/SAW Filter (frequency domain)']; set_param(sparam_freq, 'AutoImpulseLength', 'off'); set_param(sparam_freq, 'ImpulseLength', '1e-7'); sim(model); open_system(scope);
Аппроксимация рациональной функции не точна. Чтобы увидеть ошибку аппроксимации, дважды щелкните по блоку «SAW Filter (time domain)». Информация об аппроксимации появляется в разделе «Rational fitting results» в нижней части диалогового окна «Modeling».
open_system([model sprintf('/SAW Filter (time domain)')]);
Для получения дополнительных сведений выберите панель «Визуализация» и нажмите кнопку «Печать».
Алгоритм рационализации (пунктирная кривая) делает очень хорошую работу для большинства частот. Однако иногда он не фиксирует резких изменений данных S-параметра.
simrfV2_click_dialog_button('Block Parameters: SAW Filter (time domain)', 'PlotButton');
И наоборот, метод частотной области точно воспроизводит стационарное поведение на всех несущих частотах (по определению). Выполнение моделирования для TF_FREQ = 2.54e9 дает резко отличающиеся результаты между двумя методами S-параметров.
Для продолжения примера:
Напечатать TF_FREQ = 2.54e9; TF_RAMP_TIME = 1e-6; TF_STEP = 3e-9; TF_END_TIME = 2.5e-6; в командной строке.
Выберите Моделирование > Выполнить.
В этом случае модель частотной области обеспечивает лучшее приближение исходных данных.
TF_STEP = 3e-9; TF_RAMP_TIME = 1e-6; TF_FREQ = 2.54e9; TF_END_TIME = 2.5e-6; set_param(scope, 'YMax','1e-3'); set_param(scope, 'TimeRange',num2str(1.01*TF_END_TIME)); sim(model); open_system(scope);
Есть особый случай, который может быть очень полезным на практике. Когда «длительность импульсного отклика» блока s-параметров устанавливается равной нулю, история ввода больше не принимается во внимание. Тем не менее, модель правильно фиксирует передаточную функцию (стационарное значение). Это быстрый и надежный способ моделирования идеальных устройств, когда переходные эффекты могут быть проигнорированы.
Для продолжения примера:
Укажите Impulse Response Duration из Saw filter (frequency domain) блокировать как 0.
Выберите Моделирование > Выполнить.
set_param(sparam_freq, 'ImpulseLength', '0'); sim(model); open_system(scope);
В большинстве практических РЧ-систем методы временной и частотной областей дают аналогичные ответы. Метод временной области лучше фиксирует эффекты временной области быстро меняющихся огибающих, но опирается на рациональную аппроксимацию исходных данных. Метод частотной области чувствителен к временному шагу моделирования; этот параметр рекомендуется, когда модель временной области не обеспечивает хорошего соответствия.
close gcf; bdclose(model); clear model scope;
S-параметры | Конфигурация | Inport | Вспомогательный порт
Анализ частотной характеристики РЧ-системы | Линии электропередачи, модели на основе задержки и блочные модели