В этом примере показано, как использовать блоки «Входной порт» (Input Port) и «Выходной порт» (Output Port) библиотеки RF Blockset™ Equivalent Baseband library для преобразования между безразмерными Simulink-сигналами и эквивалентными модулирующими сигналами.
В общем случае сигналы в Simulink безразмерны, поэтому их амплитуды не соответствуют конкретному напряжению или мощности. Однако в радиочастотной системе мощность представляет интерес. При использовании блоков из библиотеки RF Blockset Equivalent Baseband в модели Simulink необходимо указать, каким образом программное обеспечение интерпретирует сигналы Simulink, существующие вне границ блоков входной и выходной порты. Программное обеспечение RF Blockset Equivalent Baseband предоставляет две опции для интерпретации сигнала Simulink: волна мощности или напряжение. Амплитуда источника в Simulink определяет уровень мощности сигнала и влияет на мощность сигнала и спектр мощности.
Все модели, используемые в этом примере, интерпретируют сигнал Simulink как волну мощности с размерами. 
Это означает, что для РЧ-системы сигнал источника, генерируемый обычными блоками Simulink, обрабатывается как падающая волна мощности в РЧ-систему, а выходной РЧ-сигнал является передаваемой волной мощности РЧ-системы. Если вы решили интерпретировать сигнал Simulink как напряжение, необходимо изменить модели, учитывая эффекты импеданса при расчете мощности. Дополнительные сведения см. в разделе Преобразование в сигналы Simulink и из них.
В этой части примера показано, как создать сложный источник белого шума, эквивалентный базовой полосе. Этот тип источника полезен, например, в качестве стимула для визуализации частотной характеристики ВЧ-системы. Для создания этого источника используйте блок случайного источника из поддиапазона DSP System Toolbox™ Sources. В диалоговом окне «Блок случайного источника» задайте для параметра «Сложность» значение Complex и в параметре Variance введите требуемую мощность шума в ваттах с помощью выражения power_in_watts.
Чтобы вычислить мощность сигнала в дБм, используйте блок RMS (из поддиапазона статистики панели системных инструментов DSP), а затем блок преобразования dB (из поддиапазона математических функций панели системных инструментов DSP/математических операций). В диалоговом окне «Блок преобразования дБ» задайте для параметра «Преобразовать в» значение dBm , параметр Input Signal (входной сигнал) для Amplitude и параметр Load resistance (ohms) для 1 .
open_system('rfb_power_examples_white_noise')
Для отображения спектра мощности сигнала используется блок Spectrum Analyzer (из поддиапазона RF Blockset Circuit EnviveUtilities). Для отображения параметров спектра в меню Spectrum Analyzer выберите View > Spectrum Settings или нажмите левую кнопку на панели инструментов. Двусторонний спектр проверяется по умолчанию в опциях трассировки. Это желательный частотный диапазон, потому что комплексное представление эквивалента полосы модулирующих частот преобразует несущую частоту в ноль герц. Реальные частоты выше и ниже несущей (т.е. выше и ниже боковых полос) представлены как положительные и отрицательные частоты соответственно. Несколько параметров «Параметры спектра» («Тип» «, Окно» «, Единицы» «, Метод усреднения» «, Средние значения») были изменены по умолчанию.
sim('rfb_power_examples_white_noise')
Кроме того, следует отметить, что выбранный тип окна области спектра может влиять на распределение мощности между каналами, ближайшими к фактической частоте. Например, если чистая синусоидальная волна попадает между двумя каналами, может потребоваться суммировать мощность в одном или двух каналах с каждой стороны фактической частоты, чтобы определить точную общую мощность.
Следующая модель комплексной синусоидальной волны показывает, как использовать мощность для установки амплитуды блока источника комплексной синусоидальной волны для РЧ системы. Сложные синусоидальные источники часто используются в модулирующих эквивалентных моделях Simulink. Эти источники имеют следующие выходные данные во временной области:
signal(t) = amplitude * (cos(2*pi*f*t+phi)+j*sin(2*pi*f*t+phi))
Среднеквадратическая мощность выходного сигнала, signalявляется amplitude^2.
В отличие от этого, выход во временной области источника вещественных синусоидальных волн равен:
signal2(t) = amplitude * sin(2*pi*f*t+phi)
где среднеквадратичная мощность signal2 является amplitude^2/2, вдвое меньше, чем у комплексной синусоидальной волны с тем же самым amplitude.
bdclose('rfb_power_examples_white_noise'); open('rfb_power_examples_cis_wave.slx')
Используйте блок синусоидальной волны для создания сложного синусоидального источника. В диалоговом окне блока задайте для параметра «Сложность вывода» значение Complex и параметр Amplitude to sqrt(power_in_watts). По умолчанию анализатор спектра отображает спектральную плотность мощности, нормализованную к единичной частоте дискретизации в единицах дБм/Герц. В этом разделе область спектра отображает тональный сигнал как положительную частоту (верхний диапазон).
sim('rfb_power_examples_cis_wave')
Третья модель, двухтонального входа в идеализированный нелинейный усилитель основной полосы, показывает, как блок усилителя в библиотеке идеализированной основной полосы RF-блоков влияет на сигнал. В диалоговом окне «Блок усилителя» задайте для параметра IIP3 (dBm) значение 20 дБм. В диалоговом окне «Синусоидальный блок» задайте для параметра «Амплитуда» значение sqrt(10^((power_in_dBm - 30)/10)). Настройка power_in_dBm = -10 в рабочей области модели получается -10 дБм на тональный сигнал. Обратите внимание, что мы должны использовать блок Matrix Sum с параметром Sum along, установленным на «Rows» после исходного блока, чтобы суммировать двухканальный выход источника. Без суммы строк будет создан двухканальный сигнал, все блоки в нисходящем направлении будут иметь два независимых канала, и никакого смешения не произойдет.
bdclose('rfb_power_examples_cis_wave'); open('rfb_power_examples_two_tone_math_amp.slx')
sim('rfb_power_examples_two_tone_math_amp')
Область спектра отображает уровень мощности в каждом тональном сигнале интермодуляции. Уровень мощности каждого из них:
-10dBm - 2*(20dBm - -10dBm) = -70dBm.
Подобно третьей модели, четвертая модель двухтонального входа в эквивалентный нелинейный усилитель основной полосы показывает, как блок усилителя влияет на сигнал. Однако на этот раз мы используем блок S-Parameters Amplifier из библиотеки эквивалентной основной полосы RF Blockset. В отличие от блоков Idealized Baseband, блоки Equivalent Baseband позволяют устанавливать центральную частоту и импедансы. Таким образом, если вы хотите смоделировать РЧ систему на реальных РЧ частотах, эффектах нагрузки и отражения, мы рекомендуем эти физические блоки.
В этой модели для нескольких параметров устанавливается значение Z0:
Параметр импеданса источника в диалоговом окне «Блок входного порта»
Эталонный параметр импеданса в диалоговом окне блока S-Parameters Amplifier
Параметр импеданса нагрузки в диалоговом окне «Блок выходного порта»
bdclose('rfb_power_examples_two_tone_math_amp'); open('rfb_power_examples_two_tone_physical_amp.slx')
В блоке «Входной порт» задайте для параметра «Центральная частота» (Гц) значение 2e9 (2 ГГц). Частоты основной полосы двухтонального комплексного сигнала Simulink составляют 200 кГц и 300 кГц. Таким образом, в радиочастотной системе (блоки эквивалентной полосы частот, соединенные между блоками входного порта и выходного порта) реальные радиочастотные двухтональные частоты составляют 2,0002 ГГц и 2,0003 ГГц. По умолчанию область спектра отображается в основной полосе. Для отображения требуемых тональных сигналов с тактовой частотой 2,0002 ГГц и 2,0003 ГГц (-10 дБм каждый) и интермодуляционных тональных сигналов с тактовой частотой 2,0001 ГГц и 2,0004 ГГц (-70 дБм каждый) установите для параметра Frequency display offset: на вкладке «Axis Properties» значение центральной частоты, в этом случае оно равно 2e9 (2 Г
sim('rfb_power_examples_two_tone_physical_amp')
Блок «Выходной порт» позволяет создать график бюджета связи для многоблочных каскадов. Эта функция позволяет визуализировать характеристики каскада неинтрузивно. Поэтому обычно нет необходимости отводить каскад блоков RF Blockset Equivalent Baseband. Однако иногда бывает полезно сделать это, например, чтобы увидеть модулированный спектр в промежуточной точке. Окончательная модель каскада тапов эквивалентных блоков основной полосы в RF Blockset, достигает этого с помощью подсистемы, которая приблизительно моделирует реальный направленный ответвитель. Как и в случае с его реальным аналогом, постукивание является интрузивным в том смысле, что оно представляет импеданс нагрузки для расположенной ниже по потоку части каскада и приводит в действие расположенную выше по потоку часть с импедансом источника.
Дважды щелкните подсистему «Pseudo 30 dB Directional Copler», чтобы открыть ее и посмотреть, как работает модель. Блоки выходного порта и входного порта соответствуют входному и выходному импедансу магистральной линии реального направленного ответвителя соответственно. Однако фазовое поведение реального направленного ответвителя здесь не моделируется.
bdclose('rfb_power_examples_two_tone_physical_amp'); open('rfb_power_examples_tap_cascade.slx')
sim('rfb_power_examples_tap_cascade') close_system(['rfb_power_examples_tap_cascade/Spectrum',newline,'Analyzer 2']);
Первая область спектра показывает интермодуляционные тональные сигналы после одного усилителя. Следует отметить, что мощность снижается на 30 дБ из-за характеристик подсистемы «Pseudo 30 dB Directional Copler». Вы можете откалибровать это с помощью блока усиления или даже изменить подсистему для моделирования «активного» направленного ответвителя с потерями 0 дБ.
open_system(['rfb_power_examples_tap_cascade/Spectrum',newline,'Analyzer 2']);
Вторая область спектра показывает повышенный уровень интермодуляционных тонов после каскада двух нелинейных усилителей.
bdclose('rfb_power_examples_tap_cascade');