Моделируйте усилитель в радиочастотных системах
RF Blockset/Огибающая цепи/Элементы
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.
Source of amplifier gain - Исходный параметр усиления усилителяAvailable power gain (по умолчанию) | Open circuit voltage gain | Data source | Polynomial coefficientsИсходный 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
Available power gain - Доступное усиление степени0 <reservedrangesplaceholder0> (по умолчанию) | скаляром Доступный коэффициент усиления степени усилителя, заданный как скаляр в дБ. Укажите модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain на вкладке Source of amplifier gain.
Open circuit voltage gain - Коэффициент усиления напряжения разомкнутой цепи0 <reservedrangesplaceholder0> (по умолчанию) | скаляром Напряжение разомкнутой цепи усилителя, заданное в виде скаляра в дБ. Укажите модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Open circuit voltage gain на вкладке Source of amplifier gain.
Data source - Источник данныхData File (по умолчанию) | Network-parameters | Rational ModelИсточник 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
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.
Чтобы включить этот параметр, выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке.
Polynomial coefficients - Полиномиальные коэффициенты[0 1] (по умолчанию) | векторПорядок полинома, заданный как вектор.
Порядок полинома должен быть меньше или равен 9. Коэффициенты упорядочены в возрастающих степенях. Если вектор имеет 10 коэффициентов, [, полином, который он представляет, является:a0, a1, a2, ... a9]
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 [ задает отношение Vout = a 0 + a 1 V1 + a 2 V12 + <reservedrangesplaceholder1> 3 <reservedrangesplaceholder0>3. Конечные нули опущены. Итак, a0, a1, a2, a3][ задает тот же полином, что и [a0, a1, a2]a0, a1, a2, 0]
Чтобы включить этот параметр, выберите Polynomial coefficients на Source of amplifier gain вкладке.
Network parameter type - Тип сетевого параметраS-parameters (по умолчанию) | Y-parameters | Z-parametersТип сетевого параметра, заданный как S-parameters, Y-parameters, или Z-parameters.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Network-parameters на вкладке Data source.
Input impedance (Ohm) - Входной импеданс50 (по умолчанию) | скаляром Входной импеданс усилителя, заданный как скаляр.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain, или Polynomial coefficients на Source of amplifier gain вкладке.
Output impedance (Ohm) - Выходной импеданс50 (по умолчанию) | скаляром Выходной импеданс усилителя, заданный как скаляр.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain, или Polynomial coefficients на Source of amplifier gain вкладке.
Data file - Имя файла данных сетевого параметраsimrfV2_unitygain.s2p (по умолчанию) | вектор символовИмя файла данных сетевого параметра, заданное как вектор символов.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Data file в Data source.
Frequency (dB) - Частота параметров сети1e9 Hz (по умолчанию) | скалярный | Hz | kHz | MHz | GHzЧастота параметров сети, заданная в виде скаляра в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Network-parameters в Data source.
Reference Impedance(Ohm) - Эталонное сопротивление параметров сети50 (по умолчанию) | скаляром Эталонное сопротивление параметров сети, заданное как скаляр.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Network-parameters в Data source.
Residues - Остатки в порядке рациональной модели0 (по умолчанию) | векторОстатки в порядке рациональной модели, заданные как вектор.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Rational model в Data source.
Poles - Остатки в порядке рациональной модели0 (по умолчанию) | векторПолюса в порядке рациональной модели, заданные как вектор.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Rational model в Data source.
Direct feedthrough - Прямое сквозное соединение {0 0:1 0} (по умолчанию) | массив векторовПрямое сквозное соединение, заданное как вектор массива.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source на Source of amplifier gain вкладке. Затем выберите Rational model в Data source.
Specify operation frequency - Задайте частоту операцииon (по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
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».
Operation frequency - Частота операции0 (по умолчанию) | скалярный вектор |Частота операции, заданная в виде скаляра или вектора в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Ground and hide negative terminals - Клеммы наземной радиочастотной цепиon (по умолчанию) | offВыберите 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.
Nonlinear polynomial type - Тип нелинейностиEven and odd order (по умолчанию) | Odd orderТип 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.
Intercept points convention - Соглашение о точках пересеченияOutput (по умолчанию) | InputСоглашение 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.
IP2 - Точка точки пересечения второго порядкаinfdBm (по умолчанию) | скалярный | W | mW | dBW | dBmТочка точки пересечения второго порядка, заданная как скаляр.
Чтобы задать этот параметр, выберите Even and odd order в Nonlinear polynomial type.
IP3 - Точка точки пересечения третьего порядкаinfdBm (по умолчанию) | скалярный | W | mW | dBW | dBmТочка точки пересечения третьего порядка, заданная как скаляр.
1-dB gain compression power - 1-dB усиление мощности сжатияinf dBm (по умолчанию) | скалярный | W | mW | dBW | dBm1-dB сжатия с степенью, заданная как скаляр.
Чтобы задать этот параметр, выберите Odd order в Nonlinear polynomial type.
Output saturation power - Выходная степень насыщенияinf dBm (по умолчанию) | скалярный | W | mW | dBW | dBmВыходная 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.
Чтобы задать этот параметр, выберите Odd order в Nonlinear polynomial type.
Gain compression at saturation - Усиление сжатия при насыщенииinf dBm (по умолчанию) | скалярный | W | mW | dBW | dBmУсиление сжатия при насыщении, заданное как скаляр.
Когда Nonlinear polynomial type Odd order, задайте коэффициент усиления при насыщении.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Odd order в Nonlinear polynomial type. Затем измените значение по умолчанию Output saturation power
Specify operation frequency - Задайте частоту операцииon (по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
Чтобы включить этот параметр, источник данных должен быть нелинейным, или шум должен быть окрашен.
Operation frequency - Частота операции0 (по умолчанию) | скалярный вектор |Частота операции, заданная в виде скаляра или вектора в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Simulate noise - Моделируйте тепловой шумon (по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы симулировать шум, заданный в параметрах блоков или в файле.
Если шум задан в .s2p файл, затем он используется для симуляции.
Noise type - Тип шумаNoise figure (по умолчанию) | Spot noise dataТип шума, заданный как Noise figure или Spot noise data.
Noise distribution - Распределение шумаWhite (по умолчанию) | Piece-wise linear | ColoredРаспределение 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.
Noise figure (dB) - Шумовой рисунокШумовой рисунок, заданная в виде скаляра в децибелах.
Frequencies - Частотные данные0Hz (по умолчанию) | скалярный вектор |Частотные данные, заданные в виде скаляра или вектора в hertz.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Piece-wise linear или Colored в Noise distribution.
Minimum noise figure (dB) - Минимальный шумовой рисунок0 (по умолчанию) | скалярный вектор |Минимальный рисунок, заданная в виде скаляра или вектора в децибелах.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.
Optim reflection coefficient - Коэффициент отражения Оптима0 (по умолчанию) | скалярный вектор |Коэффициент отражения Оптима, заданный как скаляр или вектор.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.
Equivalent normalized noise resistance - Эквивалентное нормированное шумовое сопротивление0 (по умолчанию) | скалярный вектор |Эквивалентное нормированное шумовое сопротивление, заданное как скаляр или вектор.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.
Automatically estimate impulse response duration - Автоматическая оценка длительности импульсной характеристикиon (по умолчанию) | offВыберите 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.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Colored в Noise distribution.
Impulse response duration - Длительность импульсной характеристики1e-10s (по умолчанию) | скаляромДлительность импульсной характеристики, используемая для симуляции частотно-зависимого шума, заданная как скаляр в секундах. Вы не можете задать импульсную характеристику, если усилитель нелинейен.
Чтобы задать этот параметр, сначала очистите Automatically estimate impulse response duration.
Modeling options - Модель S-параметровTime-domain (rationalfit) (по умолчанию) | Frequency-domainМодель 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.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Data source в Source of amplifier gain. Этот выбор активирует вкладку Modeling, которая содержит Modeling options
Fitting options - Варианты рационализации моделиFit individually (по умолчанию) | Share poles by column | Share all polesОпции 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).
Чтобы задать этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) в Modeling options.
Relative error desired (dB) - Относительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки-40 (по умолчанию) | скаляромОтносительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки, задается как скаляр.
Чтобы задать этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) в Modeling options.
Automatically estimate impulse response duration - Автоматически вычислите импульсную характеристикуon | offВыберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсную характеристику. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать длительность импульсной характеристики с помощью Impulse response duration.
Чтобы задать этот параметр, выберите Frequency domain в Modeling options.
Impulse response duration - Длительность импульсной характеристики1e-10 (по умолчанию) | скаляромДлительность импульсной характеристики, заданная как скаляр.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Frequency domain в Modeling options. Затем очистите Automatically estimate impulse response duration.
Use only S-parameter magnitude with appropriate delay - Используйте только величину S-параметра с соответствующей задержкойoff (по умолчанию) | onВыберите 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.
Source of frequency data - Источник частотных данныхExtracted from data source (по умолчанию) | User-definedИсточник 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.
Чтобы задать этот параметр, сначала выберите Data source в Source of amplifier gain. Этот выбор активирует вкладку Visualization, которая содержит Source of frequency data
Frequency data - Частотная область значений данных[1e9:1e6:3e9] (по умолчанию) | вектор | Hz | kHz | MHz | GHzЧастотная область значений данных, заданный как вектор
Plot type - Тип графика данныхX-Y plane (по умолчанию) | Polar plane | Z Smith chart | Y Smith chart | ZY Smith chartТип 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.
Parameter 1 - Тип S-параметров для построения графикаS11 (по умолчанию) | S12 | S21 | S22 | NFТип S-параметров для построения графика, заданный как S11, S12, S21, или S22. Когда шум спектральен NF графическое изображение возможно.
Parameter 2 - Тип S-параметров для построения графикаNone (по умолчанию) | S11 | S12 | S21 | S22 | NFТип S-параметров для построения графика, заданный как S11, S12, S21, или S22. Когда шум спектральен NF графическое изображение возможно.
Format1 - Формат графикаMagnitude (decibels) (по умолчанию) | Angle(degrees) | Real | ImaginaryФормат графика, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real, или Imaginary.
Format2 - Формат графикаMagnitude (decibels) (по умолчанию) | Angle(degrees) | Real | ImaginaryФормат графика, заданный как Magnitude (decibels), Angle(degrees), Real, или Imaginary.
Y-axis scale - шкала оси YLinear (по умолчанию) | LogarithmicШкала оси Y, заданная как Linear или Logarithmic.
X-axis scale - шкала оси XLinear (по умолчанию) | LogarithmicШкала оси X, заданная как Linear или Logarithmic.
Plot - Постройте график заданных данныхПостройте график заданных данных с помощью кнопки plot.
[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.
