Нелинейности и шум в идеализированном блоке базового усилителя

Используйте блок Idealized Baseband Amplifier, чтобы симулировать нелинейности и шум в радиочастотной разработке системы. Блок Amplifier предоставляет четыре нелинейные модели и три опции, чтобы представлять шум.

Нелинейные модели в идеализированном блоке усилителя

Кубический полином

The Cubic polynomial модель использует линейный коэффициент усиления степени для определения линейного коэффициента полинома третьего порядка и IP3, P1dB или Psat для определения коэффициента третьего порядка многочлена. Общий вид кубической нелинейности моделирует характеристики AM/AM как

$F_{AM/AM} {(|u|)=c}_{1} × | u | + \frac{3}{4} c_{3} {× | u |}^{3}$

где _FAM/AM(|u|) - величина выходного сигнала, |u| - величина входного сигнала, _c1 - коэффициент линейного члена усиления, а _c3 - коэффициент кубического члена усиления. Результаты для IIP3, OIP3, IP1dB, OP1dB, IPsat и OPsat взяты от [1]. _c3 коэффициентов приведены в этой таблице.

Тип нелинейности	Уравнения
Входная точка точки пересечения третьего порядка, IIP3 (д Бм)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{3 \times 10^{[(I I P 3 - 30) / 10]}}$ где IIP3 дается в дБм.
Выход точки пересечения точки третьего порядка, OIP3 (д Бм )	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}^{3}}{3 \times 10^{[(O I P 3 - 30) / 10]}}$ где OIP3 дается в дБм.
Вход 1 усиления дБ степени сжатия, IP1dB (dBm )	$c_{3} = - \frac{2 c_{1} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(I P 1 d B - 30) / 10]}}$ где IP1dB дается в дБм.
Выходная степень сжатия усиление дБ, OP1dB (д Бм)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1}^{3} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(O P 1 d B - 30 - L G d B + 1) / 10]}}$ где OP1dB задано в д Бм, а LG d B является линейным усилением в д Б
Входная степень насыщения, IPsat (д Бм)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{9 \times 10^{[(I P s a t - 30) / 10]}}$ где IPsat задается в д Бм.
Выходная степень насыщения, OPsat (д Бм)	$c_{3} = - \frac{16 c_{1}^{3}}{81 \times 10^{[(O P s a t - 30) / 10]}}$ где OPsat дается в д Бм.

AM/AM-AM/PM

The AM/AM-AM/PM модель использует интерполяционную таблицу, чтобы задать характеристики степени усилителя. Таблица возвращает интерполированные или экстраполированные значения с помощью линейной интерполяции. Каждая строка в таблице выражает связь между выходной степенью или изменением фазы как функцией от входной степени.

$u_{out} = T a b l e_{A M / A M} (u) \times e^{((T a b l e_{A M / P M} (u) + ∠ u) \times i)}$

где uout является выход сигналом, и u является величиной входного сигнала.

Салех

The Saleh модель основана на нормированной передаточной функции. Используйте входные/выходные параметры масштабирования, чтобы настроить уровни сигнала из их нормализованных значений. Для SalehПараметры AM/AM _alphaAM/AM и _betaAM/AM используются для вычисления амплитудного усиления для входного сигнала с помощью следующего уравнения:

$F_{A M / A M} (u) = \frac{a l p h a_{A M / A M} \times | u |}{1 + b e t a_{A M / A M} \times | u |^{2}}$

где |u| - величина масштабированного сигнала и u вычисляется как:

$u = I n p u t S c a l e \times u_{in}$

Для SalehПараметры AM/PM _alphaAM/PM и _betaAM/PM используются для вычисления изменения фазы для входного сигнала с помощью следующего уравнения:

$F_{A M / P M} (u) = \frac{a l p h a_{A M / P M} \times | u |^{2}}{1 + b e t a_{A M / P M} \times | u |^{2}} + a n g l e (u)$

где |u| - величина масштабированного сигнала, а угол - MATLAB^® функция, которая возвращает угол фазы u.

Масштабированный выходной сигнал, _uout вычисляется как:

$u_{out} = F_{A M / A M} \times e^{(F_{A M / P M} \times i)} \times O u t p u t S c a l e$

Измененный Rapp

The Modified Rapp модель основана на нормированных передаточных функциях. Используйте входные и выходные параметры масштабирования, чтобы настроить уровни сигнала из их нормализованных значений. Характеристики AM/AM для Modified Rapp даются:

$F_{A M / A M} (u) = \frac{g_{l i n} \times | u |}{{(1 + | \frac{g_{l i n} \times u}{V_{s a t}} |^{2 p})}^{\frac{1}{2 p}}}$

где |u| - величина входного сигнала, _glin равно 10^{(Linear Gain (dB)/20)}, и является амплитудным усилением усилителя, _Vsat есть Выход насыщения (V), и p является Величиной плавности.

Характеристики AM/PM для Modified Rapp дается

$F_{A M / P M} (u) = \frac{Α \times | u |^{q}}{{[1 + (\frac{| u |}{B})]}^{q}} + a n g l e (u)$

где u - входной сигнал, A - коэффициент усиления фазы (рад), B - насыщение фазы, q - коэффициент плавности фазы и угол - функция MATLAB, возвращающая угол фазы u.

Выход сигнала _uout вычисляется как:

$u_{out} = F_{A M / A M} (u) \times e^{(F_{_{A M / P M}} (u) \times i)}$

График характеристик степени

Чтобы визуализировать функциональность кнопки Plot power characteristics, можно задать параметры блока Amplifier так, как указано в таблице.

Модель	Параметры	График характеристик степени
Кубический полином	Main вкладка: Linear power gain (dB): `7` Type of Non-linearity: `IIP3` IIP3 (dBm): `33` Simulate using: `Code generation` Noise вкладка: Specify noise type: `Noise temperature` Noise temperature: `290` Seed source: `Auto`
AM/AM - AM/PM	Main вкладка: Lookup table (Pin(dBm), Pout(dBm), deg): `[-25, 5, -1; -10, 20, -2; 0, 27, 5; 5, 28, 12]` Simulate using: `Code generation` Noise вкладка: Specify noise type: `Noise temperature` Noise temperature: `290` Seed source: `User specified` Seed : `67987`
Измененный Rapp	Main вкладка: Linear power gain (dB): `7` Output saturation level (V): `1` Magnitude smoothness factor: `2` Phase gain (rad): `-.45` Phase saturation: `0.88` Phase smoothness factor: `3.43` Simulate using: `Code generation` Noise вкладка: Specify noise type: `Noise temperature` Noise temperature: `290` Seed source: `User specified` Seed : `67987`
Салех	Main вкладка: Input scaling (dB): `0` AM/AM parameters [alpha beta]: `[ 2.1587, 1.1517 ]` AM/PM parameters [alpha beta]: `[ 4.0033, 9.1040 ]` Output scaling (dB): `0` Simulate using: `Interpreted execution` Noise вкладка: Specify noise type: `Noise figure` Noise figure: `10 * log10( 2 )` Seed source: `Auto`

Применение нелинейностей

Все четыре подсистемы для моделей нелинейности усилителя применяют незапоминающуюся нелинейность к комплексному входному сигналу основной полосы частот. Каждая модель

Умножает сигнал на коэффициент усиления.
Разделяет комплексный сигнал на величину и угловые компоненты.
Применяет преобразование AM/AM к величине сигнала, согласно выбранной модели нелинейности, чтобы получить величину выходного сигнала.
Применяет преобразование AM/PM к фазе сигнала, согласно выбранной модели нелинейности, и добавляет результат к углу сигнала, чтобы получить угол выходного сигнала.

Симуляции теплового шума в идеализированном блоке усилителя

Согласно параметру Specify noise type, можно задать количество теплового шума тремя способами,

Noise temperature - Задает шум в кельвине.
Noise factor - Задает шум при помощи уравнения:
$Noise factor = 1 + \frac{Температура шума}{290}$
Noise figure - Задает шум в децибелах относительно температуры шума 290 кельвин. С точки зрения фактора шума
$Noise figure = 10×log(Noise factor)$
Примечание
Некоторый RF Blockset™ блокам требуется шаг расчета для выполнения вычислений моделирования основной полосы частот. Чтобы гарантировать точность в этих вычислениях, блок Input Port, а также математические блоки RF сравнивают входный шаг расчета со шаг расчета, которое вы предоставляете в маске. Если это время не совпадает или если вход шага расчета отсутствует, поскольку блоки не подключены, появляется сообщение об ошибке.

Чтобы узнать, как использовать идеализированный блок baseband library Amplifier для усиления сигнала с нелинейностью и шумом, смотрите Идеализированный усилитель Baseband с нелинейностью и шумом.

Ссылки

[1] Кундерт, Кен. " Точное и быстрое измерение _IP2 и _IP3, "The Designer Guide Community, 22 мая 2002 года.

См. также

Amplifier | Mixer

Документация