Представление сигнала полосы пропускания в огибающей цепи

Открыть сценарий

Эта модель показывает взаимосвязь между двумя представлениями сигналов в RF Blockset™ Circuit Envergy: сложным сигналом основной полосы частот (огибающей) и сигналом полосы пропускания (временной области). Размер шага решателя RF Blockset обычно намного больше, чем период несущей, поэтому для создания приемлемого сигнала полосы пропускания необходима повышающая дискретизация.

Архитектура системы

Система состоит из:

Блоки симулятора, генерирующие комплексный входной сигнал I + jQ основной полосы частот.
Блок ввода RF Blockset, который определяет несущую частоту сигнала как f = 3GHz.
Простая система RF Blockset, состоящая из усилителя с 0dB усилением и согласующейся нагрузкой 50 Ом (то есть его входные и выходные сигналы идентичны). Имеет два выезда: основной полосы частот (где сигнал комплексной огибающей I + jQ представлен как величина и угол) и полосы пропускания, где восстанавливается сигнал фактической временной области.
Блок Scope, который отображает величину полосы частот (то есть огибающую сигнала) в сравнении с сигналом полосы пропускания (фактическим).

model = 'simrfV2_passband';
open_system(model)

Определение сигнала полосы пропускания

RF Blockset интерпретирует комплексный сигнал $I(t) + jQ(t)$ как модуляцию (огибающую) синусоидального сигнала несущей с частотой. $f$ По умолчанию RF Blockset предполагает, что сигнал несущей нормализован (то есть его средняя мощность равна), $1$ поэтому сигнал полосы пропускания равен

$s(t) = I(t) \sqrt{2}\cos{2\pi f t} - Q(t) \sqrt{2}\sin{2\pi f t}$

При таком определении средняя мощность сигнала равна

$\overline{s^2(t)} = I^2 + Q^2.$

В этом примере $I$ показан пандус, идущий от $0$ до $1$ и. $Q = 0$

scope = [model '/Scope'];
set_param(scope, 'YMax','1.5');
set_param(scope, 'YMin','-1.5');
open_system(scope)
sim(model);

Если параметр Normalize Carrier Power Option в блоке конфигурации не выбран, RF Blockset предполагает, что $I(t) + j Q(t)$ представляет пиковые значения несущей, то есть

$s(t) = I(t) \cos{2\pi f t} - Q(t) \sin{2\pi f t}$

и средняя мощность сигнала, следовательно,

$\overline{s^2(t)} = (I^2 + Q^2)/2$

params = [model '/Configuration'];
set_param(params, 'NormalizeCarrierPower', 'off')
set_param(scope, 'YMax','1.1');
set_param(scope, 'YMin','-1.1');
sim(model);

Влияние опции «Нормализовать мощность несущей»

Очень важно понимать, что при изменении параметра «Нормализация мощности несущей» RF Blockset изменяет интерпретацию сложного входного/выходного $I(t) + jQ(t)$ сигнала основной полосы частот. Рассмотрим простой случай, когда входное напряжение основной полосы является постоянным, $I = 1$ и. $Q = 0$ Усилитель имеет коэффициент усиления 0dB, что означает, что выходной сигнал совпадает с входным.

Если выбрана опция Нормализовать (Normalize), выходное напряжение основной полосы равно, $I_{out} = 1$ выходное напряжение полосы пропускания равно, $\sqrt{2}\cos{2\pi f t}$ а средняя мощность при нагрузке R = 50 Ом равна. $1^2/50 = 0.02$

Если опция Нормализовать (Normalize) не выбрана, выходной сигнал основной полосы частот не изменяется, $I_{out} = 1$ в то время как выходной сигнал полосы пропускания теперь, $\cos{2\pi f t}$ что означает, что средняя мощность равна. $1^2/50/2 = 0.01$

Другими словами, для линейных моделей опция Нормализовать (Normalize) не влияет на выходной сигнал основной полосы частот, а влияет на фактический сигнал полосы пропускания и формулу средней мощности.

Следует отметить, что нулевая несущая частота является особой: представления полосы пропускания и полосы частот для $f = 0$ всегда одинаковы: $s(t) = I(t)$

Размер шага моделирования в сравнении с размером шага вывода полосы пропускания

В целом, шаг моделирования RF Blockset намного больше, чем период носителя, что позволяет быстрее моделировать по сравнению с обычными методами. Для таких временных шагов выходной сигнал полосы пропускания сильно недостаточно дискретизирован и проявляет эффекты наложения. Установите значение Step Size блока Configuration равным большому значению 1e-8/7

set_param(params, 'StepSize', '1e-8/7')
sim(model);

Для получения реалистичного сигнала полосы пропускания выполните повторную выборку сигнала в выходном порту. Измените параметр Step Size выходного блока Passband с -1 (что означает, что размер шага унаследован от моделирования RF Blockset) на 1e-11.

outport = [model '/Passband output'];
set_param(outport, 'StepSize', '1e-11');
sim(model);

Примечания:

Генерирование выходного сигнала полосы пропускания с более высокой скоростью (по сравнению с имитацией RF Blockset) требует повторной выборки огибающей сигнала. Текущая реализация использует метод повторной выборки с нулевым удержанием, который вводит артефакты «пошагового» преобразования. Лучшие методы интерполяции требуют задержки выходного сигнала на несколько временных шагов.
Опция 'auto' time step доступна в блоке RF Blockset Outport (временной шаг выбирается для разрешения самой высокой выходной несущей частоты).
Выход полосы пропускания может замедлить моделирование RF Blockset из-за более высокой частоты дискретизации вывода.

bdclose(model)

См. также

Конфигурация | Усилитель

Связанные темы

Начало работы с радиочастотным моделированием

Документация