Amplifier

Моделируйте усилитель в радиочастотных системах

  • Библиотека:
  • RF Blockset/Огибающая цепи/Элементы

  • Amplifier block

Описание

Используйте блок Amplifier для моделирования линейного или нелинейного усилителя с шумом или без него. Определение усиления усилителя с помощью источника данных также задает визуализацию и моделирование входных данных. Используйте параметры вкладки Main, чтобы задать усиление и шум усилителя с помощью значений таблицы данных, стандартных s2p файлы, S-параметры или полиномиальные коэффициенты огибающей схемы.

Усилитель реализован как полином, управляемый напряжением источник напряжения (VCVS), кроме тех случаев, когда усиление усилителя получено из Data source. VCVS включает нелинейности, которые описываются с помощью параметров, перечисленных на вкладке Nonlinearity. Чтобы смоделировать линейное усиление, усилитель реализует отношение V out = a1 * V между входом и выходом напряжениями. Входное напряжение V i (t) = A i (t) ejωt, и выходное напряжение равно V o (t) = A o (t) ejωt на каждой несущей w = 2, f в среде RF Blockset™.

В случае, если усиление усилителя получают из источника данных, реализация усилителя основана на данных S-параметра.

Нелинейное усиление моделируется как полином (с автоматически вычисленной степенью насыщения). Это также создает дополнительные частоты интермодуляции.

Параметры

расширить все

Главный

Исходный параметр усилителя, заданный как один из следующих:

  • Available power gain - Available power gain параметр используется, чтобы вычислить линейный член усиления напряжения полинома VCVS, a 1. Это вычисление принимает согласованное прекращение нагрузки для усилителя.

  • Open circuit voltage gain - Open circuit voltage gain параметр используется в качестве линейного условия усиления напряжения полинома VCVS, a 1.

  • Data source

    При использовании опции data source S 11 и S 22 используются в качестве входа и выхода импеданса. Источники данных заданы с помощью Data file или Network-parameters или Rational model, в зависимости от значения Data source.

  • Polynomial coefficients - Блок реализует нелинейное усиление напряжения согласно заданным полиномиальным коэффициентам

Доступный коэффициент усиления степени усилителя, заданный как скаляр в дБ. Укажите модули из соответствующего выпадающего списка.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain на вкладке Source of amplifier gain.

Напряжение разомкнутой цепи усилителя, заданное в виде скаляра в дБ. Укажите модули из соответствующего выпадающего списка.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Open circuit voltage gain на вкладке Source of amplifier gain.

Источник данных, заданный как один из следующих:

  • Data file - Имя файла Touchstone с расширением .s2p.

  • Network-parameters - Предоставить Network parameter данные, такие как S-parameters, Y-parameters, и Z-parameters с соответствующими Frequency и Reference impedance (ohms) для усилителя.

  • Rational model - Предоставьте значения для Residues, Poles и Direct feedthrough параметров, которые соответствуют уравнению для рациональной модели

    F(s)=(k=1nCksAk+D),s=j2πf

    В этом рациональном уравнении модели каждый Ck является остатком Ak полюса. Если Ck комплексная переменная, необходимо также перечислить соответствующий комплексный сопряженный полюс и остаток. Этот объект имеет свойства C, A, и D. Можно использовать эти свойства для задания параметров Residues, Poles и Direct feedthrough.

Когда усилитель нелинейен, нелинейность применяется только к S21 сроку параметров рассеяния, представляющих 2-портовый элемент. В этом случае S21 не зависит от частоты, причем его постоянное значение является либо максимальным значением S21, либо S21 значением на Операцию частоте, заданной пользователем. Другие параметры рассеяния, S11, S12 и S22 остаются такими же, как и в линейном случае.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке.

Порядок полинома, заданный как вектор.

Порядок полинома должен быть меньше или равен 9. Коэффициенты упорядочены в возрастающих степенях. Если вектор имеет 10 коэффициентов, [a0, a1, a2, ... a9], полином, который он представляет, является:

Vout = <reservedrangesplaceholder4> 0     + <reservedrangesplaceholder3> 1 <reservedrangesplaceholder2> + <reservedrangesplaceholder1> 2 <reservedrangesplaceholder0>2   +... + <reservedrangesplaceholder1> 9 <reservedrangesplaceholder0>9

где a 1 представляет линейный член усиления, и члены более высокого порядка моделируются согласно [1].

Для примера вектор [a0, a1, a2, a3] задает отношение Vout = a  0 + a 1  V1 + a 2 V12 + <reservedrangesplaceholder1> 3 <reservedrangesplaceholder0>3. Конечные нули опущены. Итак, [a0, a1, a2] задает тот же полином, что и [a0, a1, a2, 0]. Значение по умолчанию этого параметра является [0,1], соответствующим линейному отношению Vout = Vin.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Polynomial coefficients на Source of amplifier gain вкладке.

Тип сетевого параметра, заданный как S-parameters, Y-parameters, или Z-parameters.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Network-parameters на вкладке Data source.

Входной импеданс усилителя, заданный как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain, или Polynomial coefficients на Source of amplifier gain вкладке.

Выходной импеданс усилителя, заданный как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain, или Polynomial coefficients на Source of amplifier gain вкладке.

Имя файла данных сетевого параметра, заданное как вектор символов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Data file в Data source.

Частота параметров сети, заданная в виде скаляра в Гц.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Network-parameters в Data source.

Эталонное сопротивление параметров сети, заданное как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Network-parameters в Data source.

Остатки в порядке рациональной модели, заданные как вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Rational model в Data source.

Полюса в порядке рациональной модели, заданные как вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Rational model в Data source.

Прямое сквозное соединение, заданное как вектор массива.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Rational model в Data source.

Выберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.

По умолчанию эта опция не выбрана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо задать нелинейную Polynomial coefficients в Source of amplifier gain. Затем выберите Piece-wise linear или Colored в Noise distribution на панели «Шум».

Частота операции, заданная в виде скаляра или вектора в Гц.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.

Выберите эту опцию, чтобы заземлить и скрыть отрицательные клеммы. Очистите этот параметр, чтобы открыть отрицательные клеммы. Выставляя эти терминалы, можно соединить их с другими частями вашей модели.

По умолчанию эта опция выбрана.

Нелинейность

Тип нелинейности, заданный как Even and odd order или Odd order.

  • Когда вы выбираете Even and odd orderусилитель может создавать частоты интермодуляции второго и третьего порядков в дополнение к линейному члену.

  • Когда вы выбираете Odd orderусилитель генерирует только частоты интермодуляции нечетного порядка.

    Линейный коэффициент усиления определяет линейный a 1 член. Блок вычисляет оставшиеся условия из заданных параметров. Эти параметры являются IP3, 1-dB gain compression power, Output saturation power и Gain compression at saturation. Количество заданных ограничений определяет порядок модели. Рисунок показывает графическое определение параметров нелинейного усилителя.

Соглашение о точке пересечения точек, заданное Input-referred, или Output- повторное соглашение. Используйте эту спецификацию для точек точки пересечения, 1-dB усиления степени сжатия и степени насыщения.

Точка точки пересечения второго порядка, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, выберите Even and odd order в Nonlinear polynomial type.

Точка точки пересечения третьего порядка, заданная как скаляр.

1-dB сжатия с степенью, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, выберите Odd order в Nonlinear polynomial type.

Выходная степень насыщения, заданная как скаляр. Блок использует это значение, чтобы вычислить точку насыщения напряжения, используемую в нелинейной модели. В этом случае первая производная полинома равна нулю, а вторая производная отрицательна.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, выберите Odd order в Nonlinear polynomial type.

Усиление сжатия при насыщении, заданное как скаляр.

Когда Nonlinear polynomial type Odd order, задайте коэффициент усиления при насыщении.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Odd order в Nonlinear polynomial type. Затем измените значение по умолчанию Output saturation power

Выберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.

По умолчанию эта опция не выбрана.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, источник данных должен быть нелинейным, или шум должен быть окрашен.

Частота операции, заданная в виде скаляра или вектора в Гц.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.

Шум

Выберите этот параметр, чтобы симулировать шум, заданный в параметрах блоков или в файле.

Если шум задан в .s2p файл, затем он используется для симуляции.

Тип шума, заданный как Noise figure или Spot noise data.

Распределение шума, заданное как:

  • Whiteспектральная плотность является одним неотрицательным значением. Значение степени шума зависит от полосы пропускания несущей, а ширина полосы - от временного шага. Это некоррелированный источник шума.

  • Piece-wise linearспектральная плотность является вектором значений [pi]. Для каждой несущей источник шума ведет себя как белый некоррелированный шум. Степень источника шума зависит от несущей.

  • Colored, зависит как от несущей, так и от пропускной способности. Это коррелированный источник шума.

Шумовой рисунок, заданная в виде скаляра в децибелах.

Частотные данные, заданные в виде скаляра или вектора в hertz.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Piece-wise linear или Colored в Noise distribution.

Минимальный рисунок, заданная в виде скаляра или вектора в децибелах.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.

Коэффициент отражения Оптима, заданный как скаляр или вектор.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.

Эквивалентное нормированное шумовое сопротивление, заданное как скаляр или вектор.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.

Выберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсную характеристику для частотно-зависимых шумов. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать длительность импульсной характеристики с помощью Impulse response duration. Вы не можете задать импульсную характеристику, когда усилитель нелинейен, так как в этом случае шум моделируется как белый шум.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Colored в Noise distribution.

Длительность импульсной характеристики, используемая для симуляции частотно-зависимого шума, заданная как скаляр в секундах. Вы не можете задать импульсную характеристику, если усилитель нелинейен.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала очистите Automatically estimate impulse response duration.

Моделирование

Модель S-параметров, заданная как:

  • Метод временной области (rationalfit) создает аналитическую рациональную модель, которая аппроксимирует всюсь область значений данных. При моделировании с помощью Time domain, значение Plot в Visualization на вкладке отображаются данные, определенные в Data Source и значения в rationalfit функция.

  • Частотный диапазон вычисляет импульсную характеристику полосы частот для каждой несущей частоты независимо. Этот метод основан на свертке. Существует опция, чтобы задать длительность импульсной характеристики. Для получения дополнительной информации смотрите Сравнение опций симуляции во временных и частотных диапазонах для S-параметров.

  • Для блоков Amplifier и S-parameters значение по умолчанию Time domain (rationalfit). Для блока Transmission Line значение по умолчанию Frequency domain.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Data source в Source of amplifier gain. Этот выбор активирует вкладку Modeling, которая содержит Modeling options

Опции рационализации модели, заданные как Fit individually, Share poles by column, или Share all poles.

Rational fitting results показывает значения Number of independent fits, Number of required poles и Relative error achieved (dB).

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) в Modeling options.

Относительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки, задается как скаляр.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) в Modeling options.

Выберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсную характеристику. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать длительность импульсной характеристики с помощью Impulse response duration.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, выберите Frequency domain в Modeling options.

Длительность импульсной характеристики, заданная как скаляр.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Frequency domain в Modeling options. Затем очистите Automatically estimate impulse response duration.

Выберите этот параметр в фазу s-параметра и задержайте импульсную характеристику вдвое меньше ее длины. Этот параметр применим только к данным S-параметра, смоделированным во временном интервале. Можно использовать это для формирования спектрального содержимого с эффектами фильтра путем определения только величины.

Примечание

Этот параметр вводит искусственную задержку в систему.

Визуализация

Источник частотных данных, заданный как:

Когда Source of frequency data Extracted from data source, значение Data source должно быть установлено равным Data file. Проверьте, что указанный Data file содержит частотные данные.

Когда Source of frequency data User-specified, задайте вектор частот в параметре Frequency data. Кроме того, укажите модули измерения из соответствующего выпадающего списка.

Зависимости

Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Data source в Source of amplifier gain. Этот выбор активирует вкладку Visualization, которая содержит Source of frequency data

Частотная область значений данных, заданный как вектор

Тип графика данных, который вы хотите создать с данными, заданными как один из следующих:

  • X-Y plane - Сгенерируйте Декартов график ваших данных от частоты. Чтобы создать линейные, полужурнал или логарифмические графики, установите Y-axis scale и X-axis scale соответственно.

  • Polar plane - Сгенерируйте полярный график ваших данных. Блок строит графики только области значений данных, соответствующих заданным частотам.

  • Z smith chart, Y smith chart, и ZY smith chart - Сгенерируйте Smith® график. Блок строит графики только области значений данных, соответствующих заданным частотам.

Тип S-параметров для построения графика, заданный как S11, S12, S21, или S22. Когда шум спектральен NF графическое изображение возможно.

Тип S-параметров для построения графика, заданный как S11, S12, S21, или S22. Когда шум спектральен NF графическое изображение возможно.

Формат графика, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real, или Imaginary.

Формат графика, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real, или Imaginary.

Шкала оси Y, заданная как Linear или Logarithmic.

Шкала оси X, заданная как Linear или Logarithmic.

Постройте график заданных данных с помощью кнопки plot.

Примеры моделей

Подробнее о

расширить все

Ссылки

[1] Гонсалес, Гильермо. «Микроволновые транзисторные усилители: анализ и проект», Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall, 1984.

[2] Гроб, Зигфрид и Юрген Линднер. "Полином модели нелинейных усилителей, факультет информационных технологий, Университет Ульма, Германия.

[3] Кундерт, Кен. «Точное и быстрое измерение IP 2 и IP 3», The Designers Guide Community, Version 1b, May 22, 2002. http://www.designers-guide.org/analysis/intercept-point.pdf.

[4] Pozar, David M. «Microwave Engineering», Hoboken NJ: John Wiley & Sons, 2005.

См. также

| |

Введенный в R2010b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте