Моделируйте радиочастотный фильтр, используя огибающую схемы

В этом примере показано, как смоделировать RF-фильтр с помощью библиотеки огибающих цепи. В этом примере вы сравниваете амплитуды входного и выходного сигналов, чтобы изучить ослабление сигнала.

Обзор модели
Задайте переменные модели и настройки
Необходимые блоки
Сконфигурируйте входной сигнал
Сконфигурируйте радиочастотный фильтр
Сконфигурируйте выходные параметры
Построение и анализ ослабленных выходных сигналов
Анализ ответа полосно-пропускающего фильтра LC

Обзор модели

В этом примере используется полосно-пропускающий фильтр LC, рассчитанный на полосу пропускания 200 МГц. Фильтр использует трехтональный входной сигнал, чтобы продемонстрировать свойство ослабления фильтра для внутриполосных и внеполосных частот. Тональные сигналы входного сигнала:

700 МГц - Центральная частота полосы пропускания фильтра
600 МГц - нижняя граничная частота полосы пропускания фильтра
900 МГц - Частота вне полосы пропускания фильтра

Задайте переменные модели и настройки

Задайте переменные модели для блоков, которые разделяют значения параметров с помощью InitFcn:

В Simulink^® нажмите кнопку Modeling. На панели инструментов, в SETUP > Model Settings, нажмите Model Properties.
В диалоговом окне Model Properties на вкладке Callbacks на Model callbacks панели выберите InitFcn.
На панели Model initialization function введите:
```
amp = ones(1,3)
freq = [600 700 900]*1e6
stepsize = 1/500e6
```
Нажмите OK.
На панели инструментов Simulink измените время остановки симуляции на 0.
В редакторе Simulink щелкните Simulation Во вкладке <reservedrangesplaceholder6>, click <reservedrangesplaceholder5> in <reservedrangesplaceholder4> In the <reservedrangesplaceholder3> в изменении Solver options Solver к discrete (no continuous states).

Необходимые блоки

Система фильтров состоит из LC Ladder, Inport, Outport и Configuration блоков. Физическая часть модели использует двунаправленные радиочастотные сигналы.

В системе используются следующие блоки:

Блок	Путь к библиотеке	Использовать	Количество
Constant	Simulink> Sources	Чтобы сгенерировать действительное и комплексное постоянное значение	1
Inport	RF Blockset> Circuit Envelope> Utilities	Для преобразования входного сигнала Simulink в RF Blockset™ входной сигнал	1
Configuration	RF Blockset> Circuit Envelope> Utilities	Установка параметров всей системы для симуляции RF Blockset	1
LC Ladder	RF Blockset> Circuit Envelope> Elements	Для моделей ослабления сигнала	1
Outport	RF Blockset> Circuit Envelope> Utilities	Для преобразования сигналов RF Blockset в сигналы Simulink	1
db Conversion	DSP System Toolbox> Math Functions> Math Operations	Чтобы преобразовать данные величины в децибелы	2
Math Function	Simulink> Math Operations	Для выполнения математических функций	2
To workspace	Simulink> Sinks	Запись данных в MATLAB^® рабочая область для графического изображения	2
Terminator	Simulink> Commonly Used Blocks> Terminator	Для завершения основной полосы выхода угла блока Outport	1

Соедините блоки как показано на рисунке:

Сконфигурируйте входной сигнал

Сгенерируйте трехтональный входной сигнал, используя эти блоки:

Блок Constant задает амплитуду сигнала.
Блок Inport конфигурирует частоты трех тональных сигналов.
Блок Configuration задает размер шага.

В Constant установите диалоговое окно блока значение Constant равным amp, как определено в InitFcn.
В блоке Inport:
- Установите Source type значение Power.
- Установите Carrier frequencies значение freq, как определено в InitFcn. The freq переменная устанавливает частоту трех тонов 600 МГц, 700 МГц и 900 МГц соответственно.
  Нажмите OK.
В диалоговом окне Configuration блока:
- Установите Step size значение step size, как определено в InitFcn.
- Очистить Simulate noise.
  Нажмите OK.
Основные тона и гармоники обновляются автоматически при запуске модели.

Сконфигурируйте радиочастотный фильтр

В диалоговом окне LC Ladder блока:
- Установите Ladder topology значение LC Bandpass Pi.
  Щелкните Apply и затем щелкните OK.

Сконфигурируйте выходные параметры

В блоке Outport:
- Установите Sensor type значение Power.
- Установите Output значение Magnitude and Angle Baseband.
- Установите Carrier frequencies значение freq, как определено в InitFcn.
  Нажмите OK.
В редакторе Simulink соедините порт Ang блока Outport с блоком Terminator, чтобы завершить выход основной полосы частот угла.
В Math Function и Math Function 1 диалоговых окнах установите Function равным magnitude^2 и нажмите OK. Блок строит квадраты величины сигнала входа и выхода.
В dB Conversion и dB Conversion 1 диалоговых окнах установите Input Signal равным Power и нажмите OK. Блок преобразует входной и выходной сигналы в дБ.
В To Workspace смените Variable name на In. В To Workspace 1 смените Variable name на Out. В обоих диалоговых окон блока измените Save format набора на Array и нажмите OK.
Использование Simulation > Run чтобы запустить модель.

Построение и анализ ослабленных выходных сигналов

Отобразите входной и выходной сигналы, используя semilogx функция, в дБ.

Перенесите входные и выходные значения дБ в рабочее пространство MATLAB с помощью блока To Workspace.

Чтобы просмотреть входной сигнал, постройте график In массив из рабочего пространства MATLAB:

figure
h = semilogx(freq, In,'-gs','LineWidth',1,...
...'MarkerSize',3,'MarkerFaceColor','r');
xlim([5.5e8,9.5e8])
xlabel('Frequency[Hz]')
ylabel('Amplitude[dB]')
title('Input Signal')

Чтобы просмотреть сигнал выхода, постройте график Out массив из рабочего пространства MATLAB:

figure
h = semilogx(freq, Out,'-gs','LineWidth',1,...
...'MarkerSize',3,'MarkerFaceColor','r');
xlim([5.5e8,9.5e8])
ylim([-25,1])
xlabel('Frequency[Hz]')
ylabel('Amplitude[dB]')
title('Attenuated Output Signal')

Сравните входы и выходного сигналов, чтобы проверить ослабление, вызванное фильтром.
Входной сигнал к радиочастотному фильтру
Следующий график показывает отфильтрованный ослабленный сигнал.
Ослабленный выходной сигнал
Заметьте, что радиочастотный фильтр не ослабляет сигнал на центральной частоте 700 МГц.

Анализ ответа полосно-пропускающего фильтра LC

Постройте больше точек, чтобы лучше понять ответ полосно-пропускающего фильтра LC. Измените определенные переменные в Model Properties на:
```
amp = ones(1,201)
freq = logspace (8,10,201)
stepsize = 1/500e6
```
Запустите модель. Заметьте, что сигнал не ослабляется в области значений 200 МГц полосового фильтра LC.

Постройте график ослабленного выхода:

figure
h = semilogx(freq, Out,'-gs','LineWidth',1...
.............,'MarkerSize',3,'MarkerFaceColor','r');
xlim([5.5e8,9.5e8])
ylim([-25,1])
xlabel('Frequency[Hz]')
ylabel('Amplitude[dB]')
title('LC Bandpass Filter Frequency Response')

См. также

Filter

Документация