Представление сигнала полосы пропускания в огибающей схемы

Открыть скрипт

Эта модель показывает связь между двумя представлениями сигнала в RF Blockset™ огибающей схемы: комплексным сигналом основной полосы частот (огибающей) и сигналом полосы пропускания ( временного интервала). Размер шага решателя RF Blockset обычно намного больше, чем период несущей, поэтому для создания разумного сигнала полосы пропускания необходимо усиление дискретизации.

Архитектура системы

Система состоит из:

  • Блоки Simulink, которые генерируют комплексный входной сигнал основной полосы I + jQ.

  • Блок RF Blockset Inport, который задает несущую частоту сигнала как f = 3GHz.

  • Простая система RF Blockset, которая состоит из Усилителя с 0dB усилением и совпадающим с нагрузкой 50 Ом (то есть его входной и выходной сигналы идентичны). Он имеет два выхода: полосу пропускания (где комплексный огибающий сигнал I + jQ представлен как величина и угол) и полосу пропускания, где восстанавливается фактический сигнал временного интервала.

  • Блок Scope, который отображает величину основной полосы (то есть огибающую сигнала) от сигнала полосы пропускания (фактического).

model = 'simrfV2_passband';
open_system(model)

Определение полосового сигнала

RF Blockset интерпретирует комплексный сигнал, $I(t) + jQ(t)$как модуляцию (огибающую) синусоидального сигнала несущей с частотой. $f$По умолчанию RF Blockset принимает, что сигнал несущей нормирован (то есть его средняя степень равна), $1$поэтому сигнал полосы пропускания является

$$s(t) = I(t) \sqrt{2}\cos{2\pi f t} - Q(t) \sqrt{2}\sin{2\pi f t}$$

С помощью этого определения средняя степень сигнала равна

$$ \overline{s^2(t)} = I^2 + Q^2. $$

В этом примере$I$ является пандусом, который переходит от$0$ к $1$и.$Q = 0$

scope = [model '/Scope'];
set_param(scope, 'YMax','1.5');
set_param(scope, 'YMin','-1.5');
open_system(scope)
sim(model);

Когда опция Normalize Carrier Power Option на блоке Configuration не выбрана, RF Blockset принимает, что$I(t) + j Q(t)$ представляет пиковые значения несущей, то есть

$$s(t) = I(t) \cos{2\pi f t} - Q(t) \sin{2\pi f t}$$

и средняя степень сигнала, следовательно,

$$ \overline{s^2(t)} = (I^2 + Q^2)/2 $$

params = [model '/Configuration'];
set_param(params, 'NormalizeCarrierPower', 'off')
set_param(scope, 'YMax','1.1');
set_param(scope, 'YMin','-1.1');
sim(model);

Эффекты опции нормализации степени несущей

Очень важно понимать, что при изменении опции Normalize Carrier Power, RF Blockset изменяет интерпретацию комплексного входного/выходного$I(t) + jQ(t)$ сигнала сгенерированного модулированного сигнала. Рассмотрим простой случай, когда входное напряжение полосы частот является постоянным,$I = 1$ и. $Q = 0$Усилитель имеет коэффициент усиления 0dB, что означает, что выходной сигнал тот же, что и вход.

Когда выбрана опция Normalize, выходное напряжение полосы частот равно, $I_{out} = 1$выходное напряжение полосы пропускания равняется, $\sqrt{2}\cos{2\pi f t}$и средняя степень при нагрузке R = 50 Ом равна.$1^2/50 = 0.02$

Когда опция Normalize не проверяется, выходной сгенерированный модулированный сигнал не меняется, $I_{out} = 1$в то время как выходной сигнал полосы пропускания теперь, $\cos{2\pi f t}$что означает, что средняя степень.$1^2/50/2 = 0.01$

Другими словами, для линейных моделей опция Normalize не влияет на выход основной полосы частот, но влияет на фактический сигнал полосы пропускания и формулу средней степени.

Обратите внимание, что нулевая несущая частота является особенной: представления полосы пропускания и основной полосы для$f = 0$ всегда одинаковы: $s(t) = I(t)$

Размер шага симуляции в зависимости от выхода полосы пропускания

В целом шаг симуляции RF Blockset намного больше, чем период несущей, что позволяет быстрее моделировать по сравнению с регулярными методами. Для таких временных шагов выход пропускания сильно занижается и проявляет эффекты сглаживания. Установите значение размера шага блока Configuration в большое значение 1e-8/7

set_param(params, 'StepSize', '1e-8/7')
sim(model);

Чтобы получить реалистичный сигнал полосы пропускания, повторно отобразите сигнал в выходе. Измените параметр Step Size блока Passband выхода с -1 (что означает, что размер шага унаследован от симуляции RF Blockset) на 1e-11.

outport = [model '/Passband output'];
set_param(outport, 'StepSize', '1e-11');
sim(model);

Примечания:

  • Генерация выхода полосы пропускания с более высокой скоростью (по сравнению с симуляцией RF Blockset) требует повторной дискретизации огибающей сигнала. Текущая реализация использует метод повторной дискретизации с нулевым удержанием, который вводит «шаговые» программные продукты. Лучшие методы интерполяции требуют задержки выхода на несколько временных шагов.

  • Опция ' auto ' time step доступна на блоке RF Blockset Outport (временной шаг выбирается, чтобы разрешить самую высокую выходную частоту несущей).

  • Выход полосы пропускания может замедлить симуляцию RF Blockset из-за более высокой выходной частоты дискретизации.

bdclose(model)

См. также

Строение | Усилитель

Похожие темы

Начало работы с моделированием RF

Документация RF Blockset

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте