射频系统频率响应分析
本示例使用一些技术来计算基于RF Blockset™电路包络库块构建的基于滤波器的射频系统的稳态频率响应。第一种技术对由电感和电容器组成的电路进行静态分析(谐波平衡)。第二种技术使用Filter库块构建的类似电路进行时域仿真。第三种技术有助于小信号分析,以获得在给定工作点显示非线性的滤波系统的频率响应。此示例帮助您在系统显示非线性的情况下,使用频域静态分析、时域仿真和小信号分析来验证电路包络模型。
频域分析
模型=“simrfV2_ac_analysis”;open_system(模型);
系统包括:
一个连续波源和一个串联电阻来模拟具有内部源阻抗的电压源。
电感和电容组配置为模拟中心频率为2.4 GHz的三阶切比雪夫滤波器。
一种配置为电压传感器的输出端口块,用于测量负载电阻上的电压。
配置块,用于设置电路包络模拟环境。由于系统是线性的,谐波平衡分析是用单一的模拟频率完成的,对应于交流分析。
类型
open_system(“simrfV2_ac_analysis”)
在命令窗口提示符。双击标记为“指定频率值”的块以提供频率向量。
双击标记为“计算频率响应”的块来执行脚本,
simrfV2_ac_analysis_callback
,在指定频率下分析模型并绘制响应图。
simrfV2_ac_analysis_callback([模型/子系统的),“OpenFcn”);
配置一个带谐波平衡电路包络库块的模型:
在“模型配置参数”对话框中,设置停止时间参数为零。
使用连续波块来驱动系统。
设置载波频率参数中的连续波、输出端口块和基本色调将Configuration块中的参数设置为相同的频率向量。
关闭开放模型
bdclose(模型)
时域模拟
模型=“simrfV2_ac_analysis_tf”;open_system(模型)
系统包括:
一种输出连续随机信号的随机源发生器。
切比雪夫滤波器使用filter库块构造,中心频率为2.4 GHz,带宽为480 MHz。
离散传递函数估计块,以查看时域模拟的频域输出。
频谱分析仪查看输出。
查看“过滤器”块掩码中使用的过滤器设计参数。
在filter块掩码下查看已实现的过滤器。
open_system([模型“/过滤器”),“力”)
模拟传输系统模型。
sim(模型、5 e-5)
比较第一个和第二个模型的输出。
bdclose(模型)
小信号分析
模型=“simrfV2_ac_analysis_ss”;open_system(模型)
系统包括:
一种随机源发生器,输出连续的随机信号,该信号随后被衰减以确保小信号输入。
在随机源的基础上加上常数源,确定非线性工作点。两个信号的中心都是2.4 GHz。
射频系统包括两个部分;采用s参数库块构造的saw滤波器,中心频率为2.45 GHz,带宽为112 MHz,放大器有效功率增益为20dB,非线性描述为3阶拦截点为30dBm。
离散传递函数估计块,以查看2.4 GHz载波上测量的时域模拟的频域输出。
频谱分析仪查看输出,并将其与保存的输出数据进行比较。
由于瞬态信号很小,而工作点是基于载波常数大信号确定的,因此可以使用瞬态小信号近似。在这种近似中,忽略了瞬态信号之间的非线性相互作用,而准确地捕捉了载波常数信号之间的非线性相互作用及其对小信号的影响。在“配置块掩码”的“高级”页签中启用小信号分析功能。
利用小信号分析,可以从用于稳态解的全部载波中选择一个子集进行瞬态仿真。在本例中,暂态分析只关注2.4 GHz。减少模拟载体的数量,加速模拟。在这种情况下,小信号模拟比基于完全非线性电路包络的模拟快15倍以上。将小信号仿真结果与从文件中加载的全电路包络仿真结果进行比较,结果显然是完全相同的。
sim(模型)
将恒定块中的工作点功率从0.5瓦降低到零,系统将有效地变成线性。曲线之间的比较说明了非线性对传递函数的影响。这些影响包括由于压缩导致的总体幅值下降和低频侧滤波器剖面的加宽。扩宽可以解释为放大器多项式响应中的三次项将原始的2.4 GHz射频频率折叠回自身,但频率响应围绕其中心频率翻转,因为2.4 GHz是由-2.4 GHz的反射达到的。由于Saw滤波器的中心在2.45GHz,因此反转频响的中心在2.35GHz。将线性和立方项效应相加,可以得到一个更宽的剖面。
bdclose(模型)
参考文献
路德维希,莱因霍尔德和帕维尔·布莱奇科,射频电路设计:理论与应用.普伦蒂斯·霍尔出版社,2000年。
斯蒂芬博士,非线性微波和射频电路.Artech House, 2003年。