射频系统的频率响应分析
本示例使用一些技术来计算由RF Blockset™Circuit Envelope库模块构建的基于滤波器的RF系统的稳态频率响应。第一种技术对由电感和电容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,以获得在给定操作点呈现非线性的滤波系统的频率响应。此示例帮助您验证电路包络模型,在系统呈现非线性的情况下,使用频域静态分析、时域仿真和小信号分析。
频域分析
模型=“simrfV2_ac_analysis”;open_system(模型);
该系统包括:
一个连续波源和一个串联电阻来模拟一个具有内部源阻抗的电压源。
电感器和电容器模块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模块,用于测量负载电阻两端的电压。
配置模块,用于设置电路包络仿真环境。由于系统是线性的,谐波平衡分析是在一个单一的仿真频率下进行的,并对应于交流分析。
类型
open_system(“simrfV2_ac_analysis”)
在命令窗口提示符下。双击标记为“指定频率值”的块以提供频率矢量。
双击标有“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”);
配置一个具有电路包络库模块的模型,用于谐波平衡:
在“模型配置参数”对话框中设置停止时间参数为零。
使用连续波块驱动系统。
设置载波频率参数中的连续波,输出块和基本色调参数与相同的频率矢量。
关闭打开的模型
bdclose(模型)
时域仿真
模型=“simrfV2_ac_analysis_tf”;open_system(模型)
该系统包括:
一种输出连续随机信号的随机源发生器。
利用filter库块构造了一个中心频率为2.4 GHz、带宽为480 MHz的切比雪夫滤波器。
离散传递函数估计块查看频域输出的一个时域仿真。
查看频谱分析仪输出。
查看filter块掩码中使用的滤波器设计参数。
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)
该系统包括:
一种随机源发生器,它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。
一个常数源加到随机源上,以确定非线性工作点。两个信号都以2.4 GHz为中心。
射频系统包括两个要素;利用s参数库块构建了一个中心频率为2.45 GHz、带宽为112 MHz的锯形滤波器和一个可用功率增益为20dB、非线性由三阶截距为30dBm描述的放大器。
离散传递函数估计块,以查看在2.4 GHz载波测量的时域仿真频域输出。
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。在该近似中,暂态信号之间的非线性相互作用被忽略,而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被准确地捕获。在配置块掩码的高级选项卡中启用了小信号分析。
利用小信号分析,可以选择用于稳态解的全套载波的一个子集进行瞬态仿真。在本例中,瞬态分析只对2.4 GHz感兴趣。减少了模拟载波的数量,加快了仿真速度。在这种情况下,小信号仿真比基于全非线性电路包络线的仿真快15倍以上。将小信号仿真结果与从文件加载的全电路包络仿真结果进行比较,可以明显看出结果几乎相同。
sim(模型)
将恒定块中的工作点功率从0.5瓦降低到零,系统有效地变为线性。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和低频侧滤波器轮廓的扩大而导致的总体幅度的降低。扩宽可以解释为放大器多项式响应中的三次项将2.4 GHz的原始射频频率折叠回其本身,但频率响应围绕其中心频率翻转,因为2.4 GHz是通过-2.4 GHz的反射达到的。由于Saw滤波器以2.45GHz为中心,因此翻转频率响应以2.35GHz为中心。将线性项和立方项效应相加可以得到一个更宽的轮廓。
bdclose(模型)
参考文献
路德维希,莱因霍尔德和帕维尔·布莱切科射频电路设计:理论与应用。普伦蒂斯·霍尔出版社,2000年。
Mass A. Stephen,非线性微波和射频电路。Artech House, 2003年。