射频块集™ 等效基带软件使用从物理块的通带频域参数创建的复杂基带等效模型在时域中模拟物理系统。这种类型的建模也称为低通等效(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:
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。
笔记
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:
哪里vs和vL电源和负载电压是否如下图所示,以及F表示建模频率。
更具体地说,
哪里
和
Zs是源阻抗。
ZL为负载阻抗。
sij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。
然后blockset应用Tukey窗口获取通带传递函数:
哪里tukeywin
是信号处理工具箱™tukeywin
(信号处理工具箱)函数。
区块集计算基带传递函数, ,通过将通带传递函数转换为其等效基带传递函数:
哪里FC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。
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逆FFT。为了更快的模拟,模块使用比指定的有限脉冲响应滤波器长度大2的下一个幂来计算IFFT。然后,它将脉冲响应截断为等于指定滤波器长度的长度。当有限脉冲响应被截断到用户指定的长度时,截断的效果类似于矩形窗口的加窗。
的指定的延迟建模延迟(样本)“输入端口块”对话框中的参数。为该延迟选择适当的值,可通过移动时间窗口确保基带等效模型具有因果响应,从而使模型能量集中在窗口的中心,如下图所示:
基带等效建模技术允许模拟器采用更大的时间步长,从而提高了仿真速度。要在时域中模拟系统,Simulink需要步长为:万博1manbetx
使用同一系统的基带等效模型,其频谱已下移FC,允许更大的时间步长:
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。
在本示例的这一部分中,您将执行以下任务:
选择块来表示系统组件。在示例的这一部分中,选择要表示的块:
输入信号
射频传输线
基带等效模型显示
下表列出了表示系统组件的块以及每个块的角色说明。
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 | 对射频传输线引起的信号衰减进行建模。 |
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。
将下表所示的块添加到模型中。表的“库路径”列指定每个块的层次路径。
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. |
如下图所示连接块。
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。
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:
这个离散脉冲(DSP系统工具箱)块产生一个真实的脉冲信号。
这个Real-Imag复杂块将真实信号转换为复杂信号。
笔记
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:
设置采样时间到t_s
.
设置样品每帧到2 *水龙头
.
将真实Imag设置为复杂块输入参数到真正的
.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:
设置将输入Simulink信万博1manbetx号视为到入射功率波
.
此选项告知块集将输入信号解释为RF子系统的入射功率波,而不是RF子系统的源电压。
笔记
如果使用此参数的默认值,软件将输入Simulink信号解释为源电压。因此,分别模拟输入端口和输出端口块的源和负载在所有频率下都会给物理系统带来6 dB的损耗。有关发生万博1manbetx此损失的原因的更多信息,请参阅中的注释与Simulink信号之间的转换万博1manbetx.
设置有限脉冲响应滤波器长度到水龙头
.
设置中心频率到f_c
.
设置样品时间(年代)到t_s
.
这个采样时间相当于1/的建模带宽t_s
秒。
设置输入处理到作为通道的列(基于框架)
.
在RLCG传输线块参数对话框中:
设置每长度电感(H/m)到50
.
设置每长度电容(F/m)到02
.
设置频率(赫兹)到f_c
.
设置传输线长度(m)到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。
信号显示参数。在本部分示例中,您将指定用于设置基带等效模型显示的参数。您使用复杂Magnitude-Angle块将RF子系统输出转换为幅值格式。
将复合体设置为“幅值角度”块输出参数到级
.改变这个参数会将块输出的数量从2个改变为1个,使块完全连接。
在运行模拟之前,设置停止时间。点击模拟在准备,点击模型设置在配置和仿真.输入2 * t_s * (taps-1)
为停止时间参数。
要运行模拟,请单击跑在模型窗口中。
当您开始模拟时,此窗口将自动显示。下图显示了基带等效模型,由于模型的带宽有限,它包含了大量的非因果能量。
Baseband-Equivalent模型
示例的下一部分将向您展示如何减少这种acausal响应。
在示例的这一部分中,将调整保护频带的部分带宽参数。该参数控制块集用于创建基带等效模型的滤波器的形状。
设置输入端口保护频带的部分带宽参数到0.2
.
重新运行模拟。
您可以看到,acausal响应比上一次模拟的响应要低,但由于它是周期性的,因此在模型的末尾仍有一些能量缠绕。
带滤波器整形的基带等效模型
笔记
在基带等效模型中,可以通过增加的值进一步降低非因果响应保护频带的部分带宽参数大于0.2,但如果使用高值,则会损害传输线增益的保真度。
下一节将展示如何改变响应以避免这种换行。
在示例的这一部分中,将调整建模延迟(样本)参数。此参数控制区块集用于创建基带等效模型的延迟。
设置输入端口建模延迟(样本)参数到12
.
重新运行模拟。
基带等效模型的响应集中在一个小的时间窗内。该模型提供了最精确的时域仿真的指定频带的频率数据。
带滤波器整形和延迟的基带等效模型