Линии электропередачи, основанные на задержке и смешанные модели

Открыть скрипт

В этом примере показано, как симулировать основанный на задержке, и использование Линии электропередачи смешанного элемента блокируется в библиотеке RF Blockset™ Circuit Envelope. Пример упорядочивается, чтобы исследовать конверт схемы и различия в полосе пропускания, основанное на задержке разделение линии электропередачи с потерями и смешанную реализацию элемента задержки.

Архитектура системы для основанной на задержке линии электропередачи без потерь

В этом разделе, двух моделях RF Blockset™, simrf_xline_pb и simrf_xline_ce, проиллюстрируйте основанные на задержке эффекты линии электропередачи без потерь и вычислительное преимущество методов конверта 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:

$I(t) \cos{2\pi f_c t} - Q(t) \sin{2\pi f_c t}$

Вход является модулируемым импульсом синусоидальным сигналом полосы пропускания. Для этого конкретного случая я (t) равняюсь нулю, и Q (t) является импульсной модуляцией. Несущие частоты обнуляются в RF Blockset блоки Выходного порта и Inport.

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

Модель конверта схемы, simrf_xline_ce, представляет сигнал конверта как:

$$I(t) + j Q(t)$$

Снова, я (t) равняюсь нулю, и Q (t) является импульсной модуляцией, но сигнал несущей не задан как часть входного сигнала. Смоделировать несущую, Carrier Frequencies параметр устанавливается на $f_c$ в RF Blockset блоки Выходного порта и Inport.

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

Удаление явной синусоидальной несущей в модели конверта схемы позволяет симуляции уменьшать такты относительно модели полосы пропускания.

Выполнение основанной на задержке линии электропередачи без потерь

Введите open_system('simrf_xline_pb') или open_system('simrf_xline_ce') в подсказке Командного окна.
Выберите Simulation> Run.

После симуляции задержка передачи заметна в графике сигналов ввода и вывода.

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

Несущие в модулируемых формах волны появляются в сигналах полосы пропускания, но только модулирующие огибающие появляются в сигналах конверта схемы. Сигналы полосы пропускания могут быть восстановлены от сигналов конверта схемы как:

$Re((I(t) + j Q(t)) e^{j2\pi f_c t})$

Однако реконструкция полосы пропускания сигнализирует, что этот путь 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])

Разделение основанных на задержке линий электропередачи с потерями

Условный метод для моделирования распределенных линий электропередачи с потерями использует сегменты 2D порта N в каскаде. Каждый сегмент состоит из идеальной линии задержки без потерь и сопротивления, где задержка сегмента равняется общей задержке линии, разделенной на N, и сопротивление сегмента равняется общему сопротивлению линии, разделенному на N. Как количество увеличений сегментов, смешанная 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, 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)

Архитектура системы для основанной на задержке линии электропередачи с потерями

Основанная на задержке модель линии электропередачи с потерями, simrf_xline_seg, состоит из двух параллельных рук, взволнованных RF Blockset синусоидальный источник. Главная рука использует одну линию электропередачи сегмента, в то время как нижняя рука использует линию, состоящую из 3 сегментов. Источник и нагрузочные сопротивления не равны характеристическому импедансу линии электропередачи. Эти различия влияют на форму выходного ответа. Например, выходной ответ будет сверхослаблен, когда источник и нагрузочные сопротивления будут меньше характеристического импеданса.

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

Увеличение числа линейных сегментов в нижней руке от три до четыре и сравнение ответов показывают, что три сегмента достаточны для этой настройки.

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 смешанной линии электропередачи элемента

Различия между смешанным элементом и основанными на задержке линиями электропередачи теперь исследованы. Рассмотрите модель simrf_xline_ll, где параметр диалогового окна Model_type Delay-based and lossy для главной руки и Lumped parameter L-section для других двух рук. Inductance per unit length и Capacitance per unit length значения параметров для линий L-раздела похожи на 50 $\Omega$ коаксиальных кабелей. Основные приближения первого порядка для этих линий $Z_0 = \sqrt{L/C}$ и $T_D = \sqrt{L*C} * Length.$

model_ll = 'simrf_xline_ll';
open_system(model_ll)

Выполнение смешанной линии электропередачи элемента

Введите open_system('simrf_xline_ll') в подсказке Командного окна.
Выберите Simulation> Run.

Следующий график показывает, как количество смешанных сегментов элемента влияет на выход. Скорость и точность должны быть сбалансированы при использовании блока линии электропередачи смешанного элемента.

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

Чистка

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 и Hantgan, реализация SPICE моделей линии электропередачи и диода Шотки с потерями. Транзакции IEEE на микроволновой теории и методах, издании 36, № 1, январь 1988

Истинный Кеннет М, линии передачи данных и их характеристики. Указания по применению 806, апрель 1992

Документация