Усилитель модели в системах RF
RF Blockset / Конверт Схемы / Элементы
Используйте блок Amplifier, чтобы смоделировать линейный или нелинейный усилитель, с или без шума. Определение усиления усилителя с помощью источника данных также задает визуализацию входных данных и моделирование. Используйте параметры вкладки Main, чтобы задать усиление усилителя и шум с помощью значений таблицы данных, стандартного s2p файлы, S-параметры или коэффициенты полинома конверта схемы.
Усилитель реализован как полином, управляемый напряжением источник напряжения (VCVS) кроме тех случаев, когда усиление усилителя получено из Data source. VCVS включает нелинейность, которая описана с помощью параметров, перечисленных во вкладке Nonlinearity. Чтобы смоделировать линейное усиление, усилитель реализует отношение V = a1*Vin между напряжениями ввода и вывода. Входным напряжением является V i (t) = A i (t) ejωt, и выходным напряжением является V o (t) = A o (t) ejωt в каждой несущей w = 2πf в среде RF Blockset™.
В случае, если усиление усилителя получено из источника данных, реализация усилителя основана на данных S-параметра.
Нелинейное усиление моделируется как полином (со степенью насыщения, вычисленной автоматически). Это также производит дополнительные частоты интермодуляции.
Значки маски блока Amplifier являются динамическими и показывают текущее состояние прикладного шумового параметра. Эта таблица показывает вас, как значки на этом блоке варьируются на основе состояния параметра Noise figure (dB) на блоке.
Шумовая фигура (дБ): 10 | Шумовая фигура (дБ): 0 |
|---|---|
|
|
|
Source of amplifier gain — Исходный параметр усиления усилителяAvailable power gain (значение по умолчанию) | Open circuit voltage gain | Data source | Polynomial coefficientsИсходный параметр усилителя получает в виде одного из следующего:
Available power gain — параметр Available power gain используется, чтобы вычислить линейный термин усиления напряжения полиномиального VCVS, a 1. Это вычисление принимает совпадающее завершение загрузки для усилителя.
Open circuit voltage gain — параметр Open circuit voltage gain используется в качестве линейного термина усиления напряжения полиномиального VCVS, a 1.
Data source — При использовании опции источника данных, S 11 и S 22, используются в качестве импедансов ввода и вывода. Источники данных заданы с помощью любого 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 степениdB (значение по умолчанию) | скаляр Доступное усиление степени усилителя в виде скаляра в дБ. Задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain во вкладке Source of amplifier gain.
Open circuit voltage gain — Усиление напряжения разомкнутой цепиdB (значение по умолчанию) | скаляр Напряжение разомкнутой цепи усилителя в виде скаляра в дБ. Задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы включить этот параметр, выберите Open circuit voltage gain во вкладке Source of amplifier gain.
Data source — Источник данныхData File (значение по умолчанию) | Network-parameters | Rational ModelИсточник данных в виде одного из следующего:
Data file — Имя файла Пробного камня с extension.s2p.
Network-parameters — Обеспечьте данные Network parameter, такие как S-parameters, Y-parameters, и Z-parameters с соответствующим Frequency и Reference impedance (ohms) для усилителя.
Rational model — Введите значения для Residues, Poles и параметров Direct feedthrough, которые соответствуют уравнению для рациональной модели
В этом рациональном уравнении модели каждый Ck является остатком полюса Ak. Если Ck является комплексным, соответствующий комплексно-сопряженный полюс и остаток должны также быть перечислены. Этот объект имеет свойства CA, и D. Можно использовать эти свойства задать Residues, Poles и параметры Direct feedthrough.
Когда усилитель нелинеен, нелинейность применяется только к термину S21 рассеивающихся параметров, представляющих элемент с 2 портами. В этом случае S21 независим от частоты со своим постоянным значением, являющимся или максимальным значением S21 или значением S21 на частоте Операции, заданной пользователем. Другие параметры рассеивания, S11, S12 и S22 остаются то же самое как в линейном случае.
Чтобы включить этот параметр, выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain.
Polynomial coefficients — Полиномиальные коэффициентыПорядок полинома в виде вектора.
Порядок полинома должен быть меньше чем или равен 9. Коэффициенты упорядочены в возрастающих степенях. Если вектор имеет 10 коэффициентов, [, полином, который это представляет:a0, a1, a2... a9]
Vout = a 0 + a 1Vin + a 2Vin2 +... + a 9Vin9
где a 1 представляет линейный термин усиления, и термины высшего порядка моделируются согласно [1].
Например, вектор [ задает отношение Vout = a 0 + a 1V1 + a 2V12 + a 3V13. Конечные нули не использованы. Так, a0, a1, a2, a3][ задает тот же полином как a0, a1, a2][. Значение по умолчанию этого параметра [0,1], соответствуя линейному отношению Vout = Vin.a0, a1, a2, 0]
Чтобы включить этот параметр, выберите Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Network parameter type — Сетевой тип параметраS-parameters (значение по умолчанию) | Y-parameters | Z-parametersСетевой тип параметра в виде S-parameters, Y-parameters, или Z-parameters.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Network-parameters во вкладке Data source.
Input impedance (Ohm) — Входной импедансВходной импеданс усилителя в виде скаляра.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain, или Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Output impedance (Ohm) — Выходной импедансВыходной импеданс усилителя в виде скаляра.
Чтобы включить этот параметр, выберите Available power gain, Open circuit voltage gain, или Polynomial coefficients во вкладке Source of amplifier gain.
Data file — Имя сетевого файла данных параметраsimrfV2_unitygain.s2p (значение по умолчанию) | вектор символовИмя сетевого файла данных параметра в виде вектора символов.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Data file в Data source.
Frequency (dB) — Частота сетевых параметров1e9 Hz (значение по умолчанию) | скаляр | Hz | kHz | MHz | GHzЧастота сетевых параметров в виде скаляра в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Network-parameters в Data source.
Reference Impedance(Ohm) — Ссылочный импеданс сетевых параметровСсылочный импеданс сетевых параметров в виде скаляра.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Network-parameters в Data source.
Residues — Остатки в порядке рациональной моделиОстатки в порядке рациональной модели в виде вектора.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model в Data source.
Poles — Остатки в порядке рациональной моделиПолюса в порядке рациональной модели в виде вектора.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model в Data source.
Direct feedthrough — Прямое сквозное соединение Прямое сквозное соединение в виде вектора массивов.
Чтобы включить этот параметр, сначала выберите Data source во вкладке Source of amplifier gain. Затем выберите Rational model в Data source.
Specify operation frequency — Задайте частоту операцииon (значение по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы задать частоту операции.
По умолчанию эта опция не выбрана.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо задать нелинейный Polynomial coefficients в Source of amplifier gain. Затем выберите Piece-wise linear orColored в Noise distribution в Шумовой панели.
Operation frequency — Частота операцииЧастота операции в виде скаляра или вектора в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Ground and hide negative terminals — Заземлите терминалы схемы RFon (значение по умолчанию) | offВыберите эту опцию, чтобы заземлить и скрыть отрицательные терминалы. Очистите этот параметр, чтобы отсоединить отрицательные терминалы. Путем представления этих терминалов можно соединить их с другими частями модели.
По умолчанию эта опция выбрана.
Nonlinear polynomial type — Тип нелинейностиEven and odd order (значение по умолчанию) | Odd orderТип нелинейности в виде Even and odd order или Odd order.
Когда вы выбираете Even and odd order, усилитель может произвести второй - и частоты интермодуляции третьего порядка в дополнение к линейному члену.
Когда вы выбираете Odd order, усилитель генерирует только нечетные частоты интермодуляции порядка.
Линейное усиление определяет линейный a 1 термин. Блок вычисляет остающиеся термины от заданных параметров. Этими параметрами является IP3, 1-dB gain compression power, Output saturation power и Gain compression at saturation. Количество ограничений, которые вы задаете, определяет порядок модели. Рисунок показывает графическое определение нелинейных параметров усилителя.
Intercept points convention — Соглашение точек пересеченияOutput (значение по умолчанию) | InputСоглашение точек пересечения, заданное Input- отнесенный, или Output- отнесенное соглашение. Используйте эту спецификацию для точек пересечения, степени сжатия с 1 усилением дБ и степени насыщения.
IP2 — Точка пересечения второго порядкаinfdBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmТочка пересечения второго порядка в виде скаляра.
Чтобы установить этот параметр, выберите Even and odd order в Nonlinear polynomial type.
IP3 — Точка пересечения третьего порядкаinfdBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmТочка пересечения третьего порядка в виде скаляра.
1-dB gain compression power — Степень сжатия с 1 усилением дБinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmСтепень сжатия с 1 усилением дБ в виде скаляра.
Чтобы установить этот параметр, выберите Odd order в Nonlinear polynomial type.
Output saturation power — Выведите степень насыщенияinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmВыведите степень насыщения в виде скаляра. Блок использует это значение, чтобы вычислить точку насыщения напряжения, используемую в нелинейной модели. В этом случае первая производная полинома является нулем, и вторая производная отрицательна.
Чтобы установить этот параметр, выберите Odd order в Nonlinear polynomial type.
Gain compression at saturation — Получите сжатие в насыщенииinf dBm (значение по умолчанию) | скаляр | W | mW | dBW | dBmПолучите сжатие в насыщении в виде скаляра.
Когда Nonlinear polynomial type является Odd order, задайте сжатие усиления в насыщении.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Odd order в Nonlinear polynomial type. Затем измените значение по умолчанию Output saturation power
Specify operation frequency — Задайте частоту операцииon (значение 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 операцииЧастота операции в виде скаляра или вектора в Гц.
Чтобы включить этот параметр, сначала необходимо выбрать Specify operation frequency.
Simulate noise — Симулируйте тепловой шумon (значение по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы симулировать шум, как задано в параметрах блоков или на файле.
Если шум задан в .s2p файл, затем это используется для симуляции.
Noise type — Шумовой типNoise figure (значение по умолчанию) | Spot noise dataШумовой тип в виде Noise figure или Spot noise data.
Noise distribution — Шумовое распределениеWhite (значение по умолчанию) | Piece-wise linear | ColoredШумовое распределение в виде:
White, спектральная плотность является одним неотрицательным значением. Значение степени шума зависит от полосы пропускания несущей, и полоса пропускания зависит от временного шага. Это - некоррелированый источник шума.
Piece-wise linear, спектральная плотность является вектором из значений [пи]. Для каждой несущей источник шума ведет себя как белый некоррелированый шум. Степень источника шума зависима несущей.
Colored, зависит и от несущей и от полосы пропускания. Это - коррелированый источник шума.
Noise figure (dB) — Шумовая фигураШумовая фигура в виде скаляра в децибелах.
Frequencies — Данные о частотеHz (значение по умолчанию) | скаляр | векторДанные о частоте в виде скаляра или вектора в герц.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Piece-wise linear или Colored в Noise distribution.
Minimum noise figure (dB) — Минимальная шумовая фигураМинимальная шумовая фигура в виде скаляра или вектора в децибелах.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.
Optimal reflection coefficient — Оптимальный отражательный коэффициентОптимальный отражательный коэффициент в виде скаляра или вектора.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.
Equivalent normalized noise resistance — Эквивалентное нормированное шумовое сопротивлениеЭквивалентное нормированное шумовое сопротивление в виде скаляра или вектора.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Spot noise data в Noise type.
Automatically estimate impulse response duration — Автоматически оцените длительность импульсной характеристикиon (значение по умолчанию) | offВыберите этот параметр, чтобы автоматически вычислить импульсную характеристику для зависимых шумов частоты. Очистите этот параметр, чтобы вручную задать длительность импульсной характеристики с помощью Impulse response duration. Вы не можете задать импульсную характеристику, когда усилитель нелинеен, когда в этом случае шум симулирован как белый шум.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Colored в Noise distribution.
Impulse response duration — Длительность импульсной характеристики1e-10s (значение по умолчанию) | скалярДлительность импульсной характеристики раньше симулировала зависимый шум частоты в виде скаляра в секундах. Вы не можете задать импульсную характеристику, если усилитель нелинеен.
Устанавливать этот параметр, сначала ясный Automatically estimate impulse response duration.
Modeling options — S-параметры моделиTime-domain (rationalfit) (значение по умолчанию) | Frequency-domainS-параметры модели в виде:
Временной интервал (rationalfit) метод создает аналитическую рациональную модель, которая аппроксимирует целую область значений данных. При моделировании использования Time domain, Plot в Visualization вкладка отображает на графике данные, заданные в Data Source и значения в rationalfit функция.
Частотный диапазон вычисляет основополосную импульсную характеристику для каждой несущей частоты независимо. Этот метод основан на свертке. Существует опция, чтобы задать длительность импульсной характеристики. Для получения дополнительной информации смотрите, Сравнивают Опции Симуляции Времени и Частотного диапазона для S-параметров.
Для Amplifier и блоков S-parameters, значением по умолчанию является Time domain (rationalfit). Для блока Transmission Line значением по умолчанию является Frequency domain.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Data source в Source of amplifier gain. Этот выбор активирует Вкладку Modeling, которая содержит Modeling options
Fitting options — Rationalfit подходящие опцииFit individually (значение по умолчанию) | Share poles by column | Share all polesRationalfit подходящие опции в виде 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 установить этот параметр, выберите Time domain (rationalfit) в Modeling options.
Relative error desired (dB) — Относительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонкиОтносительная погрешность, приемлемая для рациональной подгонки в виде скаляра.
Чтобы установить 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 установить этот параметр, выберите Frequency domain в Modeling options.
Impulse response duration — Длительность импульсной характеристики1e-10 (значение по умолчанию) | скалярДлительность импульсной характеристики в виде скаляра.
Чтобы установить 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 (значение по умолчанию) | onВыберите этот параметр к фазе s-параметра и задержите импульсную характеристику наполовину ее длина. Этот параметр применим только для данных S-параметра, смоделированных во временном интервале. Можно использовать это, чтобы сформировать спектральное содержимое с эффектами фильтра путем определения только величины.
Примечание
Этот параметр вводит искусственную задержку с системой.
Source of frequency data — Источник данных частотыExtracted from data source (значение по умолчанию) | User-definedИсточник данных частоты в виде:
Когда Source of frequency data является Extracted from data source, Data source должен быть установлен в Data file. Проверьте, что заданный Data file содержит данные о частоте.
Когда Source of frequency data является User-specified, задайте вектор из частот в параметре Frequency data. Кроме того, задайте модули из соответствующего выпадающего списка.
Чтобы установить этот параметр, сначала выберите Data source в Source of amplifier gain. Этот выбор активирует Вкладку Visualization, которая содержит Source of frequency data
Frequency data — Область значений данных о частоте[1e9:1e6:3e9] (значение по умолчанию) | вектор | Hz | kHz | MHz | GHzДанные о частоте располагаются в виде вектора
Plot type — Тип графика данныхX-Y plane (значение по умолчанию) | Polar plane | Z Smith chart | Y Smith chart | ZY Smith chartТип графика данных, который вы хотите произвести со своими данными, заданными как одно из следующего:
X-Y plane — Сгенерируйте Декартов график своих данных по сравнению с частотой. Чтобы создать линейный, полужурнал или графики логарифмического журнала, установил Y-axis scale и X-axis scale соответственно.
Polar plane — Сгенерируйте полярный график своих данных. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.
Z smith chart, Y smith chart, и ZY smith chart — Сгенерируйте Смита® график. Блок строит только область значений данных, соответствующих заданным частотам.
Parameter 1 — Тип S-параметров, чтобы построитьS11 (значение по умолчанию) | S12 | S21 | S22 | NFТип S-параметров, чтобы построить в виде S11, S12, S21, или S22. Когда шумом является спектральный NF графический вывод возможен.
Включить NF, установите Noise type на Noise figure и выберите Apply.
Parameter 2 — Тип S-параметров, чтобы построитьNone (значение по умолчанию) | S11 | S12 | S21 | S22 | NFТип S-параметров, чтобы построить в виде S11, S12, S21, или S22. Когда шумом является спектральный NF графический вывод возможен.
Включить NF, установите Noise distribution на Piece-wise linear или Colored и выберите Apply.
Format1 — Постройте форматMagnitude (decibels) (значение по умолчанию) | Magnitude (linear) | Angle(degrees) | Real | ImaginaryПостройте формат в виде Magnitude (decibels), Angle(degrees)действительный, или Imaginary.
Чтобы включить этот параметр, установите Plot type на X-Y plane.
Format2 — Постройте форматMagnitude (decibels) (значение по умолчанию) | Magnitude (linear) | Angle(degrees) | Real | ImaginaryПостройте формат в виде Magnitude (decibels), Angle(degrees)действительный, или Imaginary.
Чтобы включить этот параметр, установите Plot type на X-Y plane.
Y-axis scale — Шкала оси YLinear (значение по умолчанию) | LogarithmicШкала оси Y в виде Linear или Logarithmic.
Чтобы включить этот параметр, установите Plot type на X-Y plane.
X-axis scale — Шкала оси XLinear (значение по умолчанию) | LogarithmicШкала оси X в виде Linear или Logarithmic.
Чтобы включить этот параметр, установите Plot type на X-Y plane.
Plot — Отобразите заданные данные на графикеОтобразите заданные данные на графике с помощью кнопки графика.
[1] Гонсалес, Гильермо. “Микроволновые транзисторные усилители: анализ и проектирование”, Englewood Cliffs, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1984.
[2] Grob, Зигфрид и Юрген Линднер. “Деривация полиномиальной модели нелинейных усилителей, отдел информационных технологий, университет Ульма, Германия.
[3] Kundert, Кен. “Точное и Быстрое Измерение IP 2 и IP 3”, Сообщество Руководства Разработчиков, Версия 1b, 22 мая 2002. http://www.designers-guide.org/analysis/intercept-point.pdf.
[4] Pozar, Дэвид М. “Микроволновая разработка”, Хобокен NJ: John Wiley & Sons, 2005.
