电路包络技术加快了射频系统仿真。在仿真金宝app软件®,模拟高频信号需要一个与射频系统中存在的最高频率成比例的时间步长。然而,调制频率或射频信号的包络线可以比最高频率小几个数量级。电路包络技术利用了这一条件,在减少仿真时间的同时,对射频信号进行精确建模。
例如,下图显示了对信号使用电路包络的好处x(t):
该信号由在高频载波或中心频率上的时变调制信号组成。在许多射频应用中,调制信号的频率,一个(t),小于载波的频率,fc.
RF Blockset™软件处理载波因为(2πfct)解析,所以只模拟调制信号。RF Blockset使用两种方法来处理这种模拟,等效基带和电路包络。在这两种方法中,仿真引擎在调制信号的尺度上采取时间步长,而不是载波。
与等效基带模拟相比,电路包络允许包括额外的非线性效应,超越带内频谱再生,并适合于多载波模拟。
使用电路包络仿真,您可以建模:
偶和奇阶非线性效应,产生带内和带外谐波和频谱再生
多端口和宽带滤波(频率选择)效应,如s参数引入的效应,包括阻抗不匹配
带内和带外干扰和刺激信号,包括混合效应
直流转换和直流偏置
任意本振信号,包括相位噪声
热噪声的一代
Simulink信号控制的可调谐射频元件(VGA,开关,RLC,衰减金宝app器,移相器等)
在电路包络模拟中,假定信号的调制包络相对于载波变化缓慢。这种类型的模拟假定信号包络在载波的单个周期内是恒定的(准静态假设)。当信号包络的频率至少比载波频率小一个数量级时,可以假设它是窄带的。
对于真实的通带和宽带调制信号,电路包络提供了正确的结果。然而,这种仿真可能比传统的时域(瞬态)仿真技术慢,比如Simulink所支持的技术。金宝app金宝app如果您的输入是一个超宽带信号,或者如果您处理许多调制信号填充仿真频谱,请使用时域通频带仿真。
当考虑准静态假设时,需要考虑增加信号包络带宽的非线性的影响。与载波频率相比,包括带内频谱再生在内的信号包络应该是窄带。因此,电路包络不太适合模拟硬非线性,比如由剪切或饱和效应引起的非线性。
在多载波信号中,不建议重叠信封。当载波频率间隔小于包络带宽时,就会出现重叠包络。在这种情况下,您可以减少模拟时间步长,并在单个信封中容纳信号信息。有关更多信息,请参见配置.
电路包络是时域(暂态)仿真叠加在谐波平衡分析上。分析是在时间上的离散点进行的。
谐波平衡是一种计算非线性电路在有限数量谐波激励下稳态响应的频域方法。该分析在频域内求解方程组,适用于模拟s参数或传输线等频率定义分量。
电路包络采用谐波平衡来分析系统在每个时间步长的响应。仿真从信号载波得到分析频率。谐波音调系数是时变的,并采用瞬态仿真处理。这个过程提供了谐波音调的时变包络。
在下面的图中,您可以看到电路包络模拟的原理图表示。以…为中心的调制正弦信号为非线性系统的输入。系统的输出有多个谐波,每个谐波都有一个时变包络线。
在电路包络中,时间步长应该足够小,以捕获包络的带宽,而不是信号的最大频率(载波)。较小的仿真时间步长对应较大的仿真(包络)带宽,因此是较慢的仿真。
电路包络仿真时间步长在组态块中设置。仿真时间步长必须足够小,以捕获系统非线性引起的信号调制(带宽)和带内频谱再生。同时,仿真时间步长应尽可能大,以提高仿真速度。通过在这个值范围内使用模拟时间步长,您可以找到精度和模拟速度之间的折衷
使用小于1/(2*带宽)的仿真时间步长值来满足奈奎斯特准则并正确采样您的信号调制。
使用一个大于或等于1/(8*带宽)的模拟时间步长值,以在包络边缘获得最大的精度。您可以在模拟s参数块、滤波器和频率定义组件时使用这些值范围。该时间步长值还捕获了奇阶非线性引起的带内光谱再生。
电路包络结合了时域仿真和频域分析,有两种特殊的边缘情况。
如果所有信号源的载波频率为0,则仿真简化为固定时间步长的纯瞬态(实通带)仿真。没有进行谐波平衡。这种配置不会加速射频系统模拟。
如果仿真停止时间等于0,则仿真简化为系统的纯静态非线性分析(谐波平衡)。不进行时域模拟。这种配置有利于射频系统的稳态分析,例如理解从许多信号中产生的能量分配,或用于交流系统分析。
考虑一个射频块组电路。该电路可分为三个部分:输入信号产生、射频子系统、输出信号显示。
您可以使用两种输入信号源:
金宝app仿真软件信号源
射频块组信号源
如果你正在使用Simulink信号源,金宝app你需要一个进入射频子系统的网关(轮廓尺寸块)。Simu金宝applink输入信号代表你的射频信号的调制。根据所携带的信息,信号可以是复杂的,也可以是真实的。在电路包络模拟环境中,对载波上的常数调制进行建模连续波块。您也可以使用射频系统中的电流或电压噪声源来建模噪声噪音块。
如果输入信号是一个矢量,则矢量的每个元素都表示要围绕某一载波频率调制的包络信号。中指定输入信号的载波频率轮廓尺寸块。
RF子系统(以蓝色突出显示)由三个主要块组成:导入、配置和输出。您可以在RF子系统中包含所需的任意数量的import或Outport块。
轮廓尺寸
:输入块通过实现复杂的频率乘法,实现输入信号围绕载波频率的理想频移。如果输入信号是一个向量,每个元素代表一个单独的包络线,则可以为每个元素指定单独的载波频率。
你也可以指定一个零载波频率对应一个真实的通频带信号。在这种情况下,忽略输入信号的虚部。
有关更多信息,请参见轮廓尺寸.
配置
:使用Configuration块指定以下内容:
仿真时间步长,它决定了包络仿真的带宽。所有的信号包络都有相同的带宽。为了避免输入信号的重采样和混叠,在多个输入系统中使用与Simulink信号输入相同的时间步长。金宝app对于单个输入系统,使用带有插值滤波器的较慢输入信号复选框。
仿真的谐波阶数,它决定了用于执行谐波平衡分析的仿真频率的总数。自动选项给出了一个保守的谐波频率选择。仿真时间与仿真频率总数成正比。如果电路在轻度非线性条件下运行,可以通过降低谐波阶数来加速仿真。
载波功率的归一化,用于将平均信号功率相对于其均方根值进行缩放。使用这个选项来缩放信号包络的平均功率相对于其实际通带表示的均方根功率。
产生热噪声所用的温度和种子。
有关更多信息,请参见配置.
外港
: Outport模块是从电路包络到Simulink环境的返回网关。金宝app如果指定了非零的载波频率,则该块返回指定载波周围的信号的复包络。输出模块用于探测指定载波上的调制信号,以便使用频谱分析仪查看或进行进一步的信号处理。
有关更多信息,请参见:外港.
您可以使用Simulin金宝appk接收器来可视化射频信号。要在Simulink中访问电路包络信号,您需要一个输出模块作为射频子系统的网金宝app关。Outport块探测以指定载波频率为中心的信号包。
通过使用时间范围,您可以检查调制信号的时变内容,而无需绘制各自的载波频率。
通过使用频谱分析仪,您可以检查调制信号的频谱内容,它隐式地围绕不同的载波频率集中。