Блоки физической библиотеки RF Blockset™ эквивалентной основной полосы могут моделировать шум. Параметры блока «Входной порт» определяют необходимость включения шума в моделирование. При включении информации о шуме в модель блок моделирует шум физической системы, комбинируя шумовые вклады каждого отдельного блока. В этом разделе объясняется, как блоксеть моделирует шум из пользовательской информации. Дополнительные сведения о добавлении шума в ВЧ-модель см. в разделе Шум модели.
В общем, можно указать выходной шум одним из трех способов:
Noise temperature - Определяет шум в кельвине.
Noise factor - определяет шум по следующему уравнению:
Температура шума290
Noise figure - Определяет шум в децибелах относительно стандартной эталонной температуры шума 290 К. Коэффициент шума
Показатель шума = 10log (коэффициент шума)
Эти три спецификации эквивалентны, поскольку можно вычислить каждую из них.
Блоксеть позволяет моделировать шум, связанный с любым физическим блоком в радиочастотной модели.
Блоксеть автоматически определяет шумовые свойства пассивных блоков по их сетевым параметрам. Блоксеть получает эти сетевые параметры либо явно из диалогового окна блока, либо из указанных файлов данных, либо неявно, вычисляя их по указанным параметрам блока.
Для активных устройств, таких как усилители и смесители, свойства шума не могут быть определены из параметров сети. Поэтому для блоков усилителя и смесителя необходимо явно указать информацию о шуме либо в диалоговом блоке, либо в соответствующем файле данных.
Для блоков физических усилителей и смесителей можно задать шум активного блока одним из следующих способов:
Данные о точечном шуме
Не зависящие от частоты значения шума, коэффициента шума или температуры шума
Частотно-зависимые данные по шуму (rfdata.nfили данные о точечном шуме (rfdata.noise) объект
Эти параметры спецификации шума описаны в разделе Спецификации шума усилителя и смесителя.
При выполнении моделирования блок сначала вычисляет значения показателей шума для каждого отдельного блока на частотах моделирования. Затем он вычисляет показатель шума физической системы из индивидуальных значений показателя шума и использует информацию показателя шума системы для вычисления выходной мощности шума. Этот процесс показан на следующем рисунке.
Чтобы включить шумовую информацию в моделирование, блок должен вычислить значения шумового показателя каждого отдельного блока на частотах моделирования.
Если значение не зависящего от частоты показателя шума задано непосредственно или если блок вычисляет значение показателя шума из сопротивления блока, блок использует это значение для значения показателя шума на каждой из частот моделирования.
Если задать коэффициент шума или значение температуры шума, блок вычисляет значение шумового показателя из указанного значения с помощью уравнений в предыдущем разделе и использует вычисленное значение для значения шумового показателя на каждой из частот моделирования.
При указании частотно-зависимых значений шумов с помощью rfdata.nf объект, блоксеть интерполирует значения с помощью метода интерполяции, указанного в диалоговом окне блока, чтобы получить значение показателя шума на каждой из частот моделирования.
При указании данных о точечном шуме блок вычисляет из этих данных зависящую от частоты информацию о шуме. Требуется минимальное значение шума, NFmin, эквивалентное сопротивление шуму, Rn и оптимальная допустимость источника, Yopt, значения в файле и интерполяция, чтобы найти значения на частотах моделирования. Затем блок-набор использует следующее уравнение для вычисления матрицы корреляции шума, CA:
где k - постоянная Больцмана, а T - температура шума в Кельвине.
Блок-набор затем вычисляет коэффициент F шума из матрицы корреляции шума следующим образом:
z = [1ZS *]
В двух предшествующих уравнениях ZS является номинальным импедансом, который равен 50 Ом, а z + является эрмитовым сопряжением z.
Блоксеть получает показатель шума NF из коэффициента шума:
(F)
Блоксеть использует рекурсивный процесс для вычисления показателя шума системы. Матрицы корреляции шума для первых двух элементов каскада объединяются в единую матрицу, и процесс повторяется.
На следующем рисунке показана каскадная сеть, состоящая из двух 2-портовых сетей, каждая из которых представлена ABCD-параметрами.
Сначала блок-набор вычисляет матрицы корреляции шума CA 'и CA "для двух сетей. Затем блок-набор объединяет CA ′ и CA ″ в единую корреляционную матрицу CA с использованием уравнения
A′B′C′D ′]
Матрицы ABCD-параметров в каскаде объединяются в соответствии с матричным умножением:
″]
Если в каскаде имеется другой элемент, то те же расчеты будут выполняться с использованием этих ABCD-параметров, а также ABCD-параметров, соответствующих следующему элементу. Рекурсия завершается матрицей корреляции шума, относящейся ко всей системе. Затем блок вычисляет показатель шума системы из этой матрицы.
Дополнительные сведения об этих методах расчета см. в следующей статье:
Хиллбранд, Х. и П. Х. Руссер, «Эффективный метод компьютерного анализа шума сетей линейных усилителей», IEEE Transactions on Circuits and Systems, том CAS-23, номер 4, стр. 235-238, 1976.
Блоксеть использует мощность шума для определения амплитуды шума, который она добавляет в физическую систему с помощью гауссова генератора распределенных псевдослучайных чисел. Он использует как температуру шума, так и моделирующую полосу пропускания для вычисления мощности шума:
Мощность шума = кТБ
Блоксеть вычисляет температуру шума на основе заданных или вычисленных значений показателей шума для системы и вычисляет полосу пропускания моделирования на основе времени выборки и центральной частоты модели.