创建复杂基带等效模型- MATLAB和Simulink - MathWorks德国万博1manbetx

创建复杂基带等效模型

Baseband-Equivalent建模

RF Blockset等效基带软件使用一个复杂的基带等效模型在时域中模拟物理系统，该模型由物理块的通频带频域参数创建。这种类型的建模也被称为低通等效(LPE)、复杂包络或包络建模。

为了基于物理系统的网络参数在时域中创建一个复杂的基带等效模型，块集执行一个数学转换，包括以下三个步骤:

计算通带传输函数

块集通过计算物理子系统的传递函数，从建模频率处的物理块参数计算通带传递函数，然后应用Tukey窗口得到通带传递函数。

请注意

要了解区块集如何使用指定的网络参数来计算建模频率下的网络参数，请参见将网络参数映射到建模频率．

物理子系统的传递函数定义为:

$H （ f ）＝ \frac{V_{l} （ f ）}{V_{年代} （ f ）}$

在哪里V_年代和V_l电源和负载电压是否如下图所示，和f表示建模频率。

带有源电压和负载电压的物理子系统的框图。

更具体地说,

$H （ f ）＝ \frac{{年代}_{21} （ 1 + Γ_{l} ）（ 1 - Γ_{年代} ）}{2 （ 1 - {年代}_{22} Γ_{l} ）（ 1 - Γ_{我 n} Γ_{年代} ）}$

在哪里

$\begin{array}{l} Γ_{l} ＝ \frac{Z_{l} - Z_{o}}{Z_{l} + Z_{o}} \\ Γ_{年代} ＝ \frac{Z_{年代} - Z_{o}}{Z_{年代} + Z_{o}} \\ Γ_{我 n} ＝ {年代}_{11} + （ {年代}_{12} {年代}_{21} \frac{Γ_{l}}{（ 1 - {年代}_{22} Γ_{l} ）} ） \end{array}$

和

Z_年代为源阻抗。
Z_l为负载阻抗。
年代_ij是双端口网络的s参数。

块集从输入端口块参数推导出物理子系统的传递函数，如下图所示。

射频模块集从输入端口模块参数推导出物理子系统的传递函数。

然后blockset应用Tukey窗口获取通带传递函数:

$H_{p 一个年代年代 b 一个 n d} （ f ）＝ H （ f ） \cdot t u k e y w 我 n （ N ， F ）$

在哪里tukeywin是信号处理工具箱™吗tukeywin(信号处理工具箱)函数。

计算基带等效传递函数

区块集计算基带传递函数， $H_{b 一个年代 e b 一个 n d} （ f ）$ ，通过将通带传递函数转换为其等效基带传递函数:

$H_{b 一个年代 e b 一个 n d} （ f ）＝ H_{p 一个年代年代 b 一个 n d} （ f + f_{c} ）$

在哪里f_c为指定的中心频率。

由此产生的基带等效频谱以零为中心，因此区块集可以使用比Simulink大得多的时间步长来模拟系统万博1manbetx^®可用于同一系统。有关为什么这种转换允许更长的时间步长的信息，请参阅基带等效模型的仿真效率．

基带传递函数如下图所示。

计算基带等效脉冲响应

块集通过执行以下步骤计算基带等效脉冲响应:

计算基带传递函数的反FFT。为了更快的仿真，该块使用大于指定的有限脉冲响应滤波器长度的下一个2次方来计算IFFT。然后，它截断脉冲响应的长度等于指定的滤波器长度。当有限脉冲响应截断到用户指定的长度时，截断的效果类似于矩形窗口加窗。
的指定的延迟建模延迟(样本)在“输入端口”对话框中输入。为该延迟选择合适的值，通过移动时间窗，使模型能量集中在时间窗的中心，保证基带等效模型具有因果响应，如下图所示:

基带等效模型的仿真效率

基带等效建模技术通过允许模拟器采取更大的时间步长来提高仿真速度。为了在时域中模拟一个系统，Simulink需要的步长为:万博1manbetx

$t_{年代 t e p} ＝ \frac{1}{2 f_{马克斯}}$

采用同一系统的基带等效模型，其频谱已向下平移f_c，允许更大的时间步长:

$t_{年代 t e p} ＝ \frac{1}{2 （ f_{马克斯} - f_{c} ）} ＝ \frac{1}{f_{马克斯} - f_{最小值}}$

示例-选择基带等效模型的“参数值”

基带等效建模示例概述

在本例中，您建模了一条由脉冲刺激的射频传输线，并绘制了区块集用于在时域中模拟传输线的基带等效模型。比较基带等效模型使用不同参数值的效果。这个示例帮助您了解如何使用这些参数来最好地应用基带等效建模范例，即使用有限频带的频率数据执行时域仿真。

创建模型

在本部分的示例中，您将执行以下任务:

选择块来表示系统组件。在这个部分的例子中，你选择块来表示:

输入信号
射频传输线
基带等效模型显示

下表列出了代表系统组件的块以及每个块的角色描述。

块	描述
离散脉冲	生成基于帧的脉冲输入信号。
Real-Imag复杂	将真实脉冲信号转换为复杂脉冲信号。
输入端口	建立射频传输线子系统中所有模块的共同参数，包括用于将Simulink信号转换为物理建模环境的子系统的源阻抗。万博1manbetx
RLCG输电线路	模拟由射频传输线引起的信号衰减。
输出端口	建立射频传输线子系统中所有模块的共同参数。这些参数包括子系统的负载阻抗，用于将射频信号转换为Simulink信号。万博1manbetx
复杂Magnitude-Angle	将复杂信号从输出端口块转换为幅度-角度格式。

构建的模型。在本部分的示例中，您将创建一个Simulink模型，向模型添加块，并连接块。万博1manbetx

创建一个模型。

向模型中添加下表中所示的块。表的Library Path列指定到每个块的层次路径。

块	库路径	数量
离散脉冲	DSP系统工具箱>来源	1
Real-Imag复杂	万博1manbetx>数学操作	1
输入端口	射频Blockset>等效基带>输入/输出端口	1
RLCG输电线路	射频Blockset>等效基带>输电线路	1
输出端口	射频Blockset>等效基带>输入/输出端口	1
复杂Magnitude-Angle	万博1manbetx>数学操作	1

按照下图连接积木。

现在可以指定模型变量了。

指定模型变量。在MATLAB中输入以下内容^®提示为模型设置工作区变量:

t_s = 5平台以及;%采样时间f_c = 3e9;%中心频率抽头= 64;%滤波器长度

现在可以指定块参数了。

指定模型参数

在本部分的示例中，您指定以下参数来表示系统组件的行为:

输入信号参数。使用两个块生成基于帧的复杂脉冲源信号:

的离散脉冲(DSP系统工具箱)块产生一个真实的脉冲信号。
的Real-Imag复杂块将真实信号转换为复杂信号。

请注意

RF模型中的所有信号必须是复杂的，以匹配物理子系统中的信号，因此您创建了一个复杂的输入信号。

在离散脉冲块参数对话框中:
- 集样品时间来t_s．
- 集样品每帧来2 *水龙头．
将real - image设置为Complex块输入参数真正的．改变这个参数将改变块输入的数量，从2个变成1个，使块完全连接。

传输线子系统参数。在本部分的示例中，您将配置建模射频滤波器子系统的块输入端口，输电线路,输出端口块。

在“输入端口块参数”对话框中:
- 集将输入的Simulink万博1manbetx信号处理为来入射功率波．
  该选项告诉模块集将输入信号解释为射频子系统的入射功率波，而不是射频子系统的源电压。
  
  请注意
  
  如果您使用此参数的默认值，则软件将输入的Simulink信号解释为源电压。万博1manbetx因此，模拟输入端口和输出端口模块的源和负载分别在所有频率下将6db的损耗引入物理系统。有关这种损失发生的原因的更多信息，请参阅转换到和从Simulink信号万博1manbetx．
- 集有限脉冲响应滤波器长度来水龙头．
- 集中心频率来f_c．
- 集样品时间(年代)来t_s．
  这个采样时间相当于1/的建模带宽t_s秒。
- 集输入处理来作为通道的列(基于框架)．
在RLCG传输线块参数对话框中:
- 集每长度电感(H/m)来50．
- 集每长度电容(F/m)来02．
- 集频率(赫兹)来f_c．
- 集传输线长度(m)来0.5 * t_s．
接受输出端口块的默认参数，以使用50欧姆的负载阻抗。