Анализ частотной характеристики системы РФ
Этот пример использует несколько методов, чтобы вычислить статическую частотную характеристику для основанной на фильтре системы RF, созданной из библиотечных блоков RF Blockset™ Circuit Envelope. Первый метод выполняет статический анализ (гармонический баланс) на схеме, состоящей из индукторов и конденсаторов. Второй метод делает симуляцию временного интервала, используя аналогичную схему, созданную с библиотечным блоком Фильтра. Третий метод облегчает анализ малых сигналов, чтобы получить частотную характеристику фильтрующей системы, которая показывает нелинейность в заданной точке операции. Этот пример помогает вам подтвердить модель огибающей схемы с помощью статического анализа в частотный диапазон, симуляции временного интервала и анализа малых сигналов в случаях, когда система показывает нелинейность.
Анализ частотного диапазона
model = 'simrfV2_ac_analysis';
open_system(model);
Система состоит из:
Источник Непрерывной Волны и последовательный резистор для моделирования источника напряжения с внутренним импедансом источника.
Блоки Индуктор и Конденсатор, сконфигурированные для моделирования Чебышевского фильтра третьего порядка с центральной частотой 2,4 ГГц.
Блок Outport, сконфигурированный как датчик напряжения, чтобы измерить напряжение на резисторе нагрузки.
Блок Configuration, который настраивает окружение моделирования огибающей схемы. Поскольку система линейна, анализ гармонического баланса проводится с одной частотой симуляции и соответствует анализу переменного тока.
Тип
open_system('simrfV2_ac_analysis')в Командном окне.Дважды кликните блок с меткой 'Specify Frequency Values', чтобы предоставить вектор частот.
Дважды кликните блок с меткой 'Calculate Частотной характеристики', чтобы выполнить скрипт,
simrfV2_ac_analysis_callback, который анализирует модель на заданных частотах и строит график отклика.
simrfV2_ac_analysis_callback([model '/Subsystem'], 'OpenFcn');
Чтобы сконфигурировать модель с библиотечными блоками огибающих цепей для гармонического баланса:
В диалоговом окне Model Configuration parameters установите параметр время остановки в нуль.
Используйте блок Continuous Wave, чтобы управлять системой.
Установите параметр Carrier frequencies в блоках Continuous Wave, Outport и параметр Fundamental Tones в блоке Configuration на тот же вектор частот.
Закройте открытую модель
bdclose(model)
Симуляция временного интервала
model = 'simrfV2_ac_analysis_tf';
open_system(model)
Система состоит из:
Генератор Случайного Источника, который выводит непрерывный случайный сигнал.
Фильтр Чебышёва, сконструированный с использованием библиотечного блока Filter и сконструированный с центральной частотой 2,4 ГГц и пропускной способностью 480 МГц.
Блок Discrete Передаточная Функция Estimator для просмотра частотного диапазона выхода во временном интервале.
Анализатор спектра, чтобы просмотреть выход.
Просмотрите параметры фильтра, используемые в маске блока фильтра.
Просмотрите реализованный фильтр под маской блока Filter.
open_system([model '/Filter'],'force')
Симулируйте передаточную системную модель.
sim(model,5e-5)
Сравните выходы первой и второй модели.
bdclose(model)
Анализ малых сигналов
model = 'simrfV2_ac_analysis_ss';
open_system(model)
Система состоит из:
Генератор Случайного Источника, который выводит непрерывный случайный сигнал, который впоследствии ослабляется, чтобы гарантировать малый вход сигнала.
Постоянный источник добавлен к случайному источнику, чтобы определить нелинейную точку операции. Оба сигнала центрированы на частоте 2,4 ГГц.
Система RF, содержащая два элемента; Пильный фильтр, созданный с использованием библиотечного блока S-параметров с центральной частотой 2,45 ГГц и шириной полосы 112 МГц, и усилитель с 20dB доступного усиления степени и нелинейности, описанный точкой 30dBm 3-го порядка.
Блок Discrete Передаточная Функция Estimator, чтобы просмотреть выход частотного диапазона симуляции временного интервала, измеренный на несущей 2.4 ГГц.
Анализатор спектра, чтобы просмотреть выход и сравнить его с сохраненными выходными данными.
Поскольку переходный сигнал является маленьким, в то время как рабочая точка определяется на основе больших сигналов постоянной несущей, возможно использовать приближение малого сигнала. В этом приближении нелинейное взаимодействие между переходными сигналами игнорируется, однако нелинейное взаимодействие между несущими-постоянными сигналами и его эффект на малые сигналы регистрируется точно. Анализ маленького сигнала включен на расширенной вкладке маски блока Configuration.
Используя анализ малых сигналов, подмножество полного набора несущих, используемых для устойчивого решения, может быть выбрано для переходной симуляции. В этом примере только 2,4 ГГц представляет интерес для переходного анализа. Уменьшение количества моделируемых несущих, ускоряет симуляцию. В этом случае симуляция малого сигнала более чем в 15 раз быстрее, чем полная нелинейная симуляция на основе огибающей схемы. Сравнивая результаты симуляции малого сигнала с результатами полного моделирования огибающей схемы, загруженными из файла, очевидно, что результаты практически идентичны.
sim(model)
Уменьшая степень рабочей точки в постоянном блоке с 0,5 Вт до нуля, система становится эффективно линейной. Сравнение между кривыми иллюстрирует эффект нелинейности на передаточную функцию. Эти эффекты включают уменьшение общей амплитуды из-за сжатия и расширение профиля фильтра на стороне более низкой частоты. Расширение может быть объяснено как результат кубического термина в полиномиальной характеристики усилителя, складывающей исходную частоту RF 2,4 ГГц назад на себя, но с частотной характеристикой, которая перевернута вокруг своей центральной частоты, поскольку 2,4 ГГц достигается отражением от -2,4 ГГц. Поскольку фильтр Saw центрирован на 2.45GHz, откидная частотная характеристика центрирована на 2.35GHz. Суммирование эффектов линейного и кубического терминов приводит к расширению профиля.
bdclose(model)
Ссылки
Людвиг, Рейнгольд и Павел Бретчко, RF Circuit Design: Theory and Applications. Prentice Hall, 2000.
Mass A. Stephen, нелинейная микроволновая и радиочастотная цепи. Дом Артека, 2003.
См. также
Сравнение опций симуляции во временных и частотных диапазонах для S-параметров