Системная архитектура для основанных на задержке без потерь Линий электропередачи

В этом разделе две модели RF Blockset™, simrf_xline_pb и simrf_xline_ce, иллюстрируют эффекты линии электропередачи без потерь и вычислительное преимущество огибающих методов схемы.

model_pb = 'simrf_xline_pb';
model_ce = 'simrf_xline_ce';
load_system(model_ce)
open_system(model_pb)

Модель, simrf_xline_pb, представляет сигнал полосы пропускания как:

Вход является импульсно-модулированным синусоидальным сигналом полосы пропускания. В этой конкретной ситуации I (t) равен нулю, и Q (t) является импульсной модуляцией. Частоты несущей равны нулю в блоках RF Blockset Inport и Outport.

open_system([model_pb '/Input Signal']);

Модель огибающей цепи, simrf_xline_ce, представляет огибающий сигнал как:

Снова, I (t) равен нулю, и Q (t) является импульсной модуляцией, но несущий сигнал не задан как часть входного сигнала. Чтобы смоделировать несущую, Carrier Frequencies в параметрах RF Blockset Inport и Outport устанавливается значение.

open_system([model_ce '/Input Signal']);

Удаление явной синусоидальной несущей в модели огибающей схемы позволяет симуляции уменьшить временные шаги относительно модели полосы пропускания.

Выполнение основанного на задержке без потерь Линии электропередачи

После симуляции задержка передачи наблюдаема на графике входа и выхода сигналов.

open_system([model_ce '/Circuit Envelope']);
sim(model_ce);

Несущие в модулированных формах волны появляются в сигналах полосы пропускания, но только огибающие модуляции появляются в сигналах огибающей схемы. Сигналы полосы пропускания могут быть восстановлены из сигналов огибающей схемы как:

Однако восстановление сигнала полосы пропускания таким образом требует дополнительных временных шагов для несущей.

sim(model_pb);
hline = plot(SPB_Data(:,1),SPB_Data(:,2),SCE_Data(:,1),SCE_Data(:,2),'--');
legend('Passband', 'Circuit Envelope')
title('Input Passband and Circuit Envelope Signals')
xlabel('Time')
ylabel('Voltage')
ylim([-1.1 1.1])

haxis = get(hline(1),'Parent');
plot(haxis,SPB_Data(:,1),SPB_Data(:,3),SCE_Data(:,1),SCE_Data(:,3),'--')
legend('Passband', 'Circuit Envelope')
title('Output of Passband and Circuit Envelope Signals')
xlabel('Time')
ylabel('Voltage')
ylim([-.55 .55])

Разбиение на разделы основанных на задержке Линий электропередачи с потерями

Обычный способ моделирования распределенных линий электропередачи с потерями использует N двухпортовых сегментов в каскаде. Каждый сегмент состоит из идеальной линии задержки без потерь и сопротивления, где задержка сегмента равна общей задержке линии, разделенной на N, и сопротивление сегмента равняется общему сопротивлению линии, разделенному на N. Когда количество сегментов увеличивается, объединенная модель будет более точно представлять распределенную систему. Эта методология требует компромисса между временем симуляции и точностью модели для увеличения N. В RF Blockset Number of segments, а Resistance per unit length и Line length заданы как параметры диалогового окна в блоке линии электропередачи.

model_seg = 'simrf_xline_seg';
open_system(model_seg)

Системная архитектура для линии электропередачи, основанной на задержке потери

Модель линии электропередачи, основанная на задержке потери, simrf_xline_seg, состоит из двух параллельных ветвей, возбуждаемых синусоидальным источником RF Blockset. Верхний рычаг использует одну сегментную линию электропередачи, в то время как нижний рычаг использует линию, состоящую из 3 сегментов. Сопротивление источника и нагрузки не равны характерному импедансу линии электропередачи. Эти различия влияют на форму выходного отклика. Для примера реакция выхода будет перегружена, когда сопротивление источника и нагрузки меньше, чем характерное сопротивление.

open_system([model_seg '/Output Voltage']);
sim(model_seg);

Увеличение количества сегментов линии в нижнем плече с трех до четырех и сравнение характеристик показывают, что для этого строения достаточно трех сегментов.

close_system([model_seg '/Output Voltage']);
ST_Data3 = ST_Data;
set_param([model_seg '/Transmission (3 Segments)'],'NumSegments','4')
sim(model_seg);
plot(haxis, ST_Data3(:,1), ST_Data3(:,4), ST_Data(:,1), ST_Data(:,4), '--')
legend('3 Segments', '4 Segments')
title('Delay-Based Lossy Transmission Line Output Signals')
xlabel('Time')
ylabel('Voltage')

Архитектура системы для многоуровневых Линий электропередачи элемента

Теперь исследуются различия между комчатым элементом и основанными на задержке линиями электропередачи. Рассмотрим модель simrf_xline_ll, где параметр диалогового окна Model_type является Delay-based and lossy для верхней руки и Lumped parameter L-section для двух других рук. The Inductance per unit length и Capacitance per unit length значения параметров для линий L-сечения аналогичны 50 коаксиальным кабелям. Основные приближения первого порядка для этих линий:

model_ll = 'simrf_xline_ll';
open_system(model_ll)

Запуск линии электропередачи ограниченного элемента

На следующем графике показано, как количество кускованных сегментов элемента влияет на выход. Скорость и точность должны быть сбалансированы при использовании блока линии электропередачи с комчатым элементом.

open_system([model_ll '/Circuit Envelope Output Voltage 200MHz Carrier']);
sim(model_ll);

Очистка

Закройте модель и удалите переменные рабочей области.

close(get(haxis,'Parent'))
clear haxis hline;
bdclose({model_pb model_ce model_seg model_ll});
clear SCE_Data SPB_Data ST_Data ST_Data3 SLL_Data;
clear model_pb model_ce model_seg model_ll;

Ссылки

Sussman-Fort and Hantgan, SPICE Implementation of Lossy Transmission Line и Schottky Diode Models. Транзакции IEEE по теории и методам СВЧ, том 36, № 1, январь 1988 года

True Kenneth M, Линии линии электропередачи и их характеристики. Примечание к заявке 806, апрель 1992 г.

См. также

Сравнение опций симуляции во временных и частотных диапазонах для S-параметров