建立复杂基带等效模型- MATLAB和Simulink - 卡塔尔世界杯8强比赛直播

创建复杂的基带等效模型

Baseband-Equivalent建模

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

为了根据物理系统的网络参数在时域内创建复杂的基带等效模型，块集执行数学转换，包括以下三个步骤:

计算通带传递函数

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_年代而且V_l源电压和负载电压是否如下图所示f表示建模频率。

带有源电压和负载电压的物理子系统框图。

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

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

而且

Z_年代为源阻抗。
Z_l为负载阻抗。
年代_ij为双端口网络的s参数。

blockset从Input Port block参数中推导出物理子系统的传递函数，如下图所示。

射频块集从输入端口块参数派生出物理子系统的传递函数。

blockset然后应用Tukey窗口获得通带传递函数:

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

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

计算基带等效传递函数

blockset计算基带传递函数， $H_{b 一个年代 e b 一个 n d} （ f ）$ ，将通带传递函数转换为其等效的基带传递函数:

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

在哪里f_c指定的中心频率。

得到的基带等效谱以零为中心，因此块集可以使用比Simulink大得多的时间步长来模拟系统^®可用于同一系统。有关为什么这种转换允许更大的时间步长的信息，请参见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

blockset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。为了更快的模拟，块计算IFFT使用比指定的有限脉冲响应滤波器长度大2的下一个次幂。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开窗。
方法指定的延迟建模延迟(样本)参数。为这个延迟选择一个合适的值，通过移动时间窗口，使模型能量集中在窗口的中心，可以确保基带等效模型有一个因果响应，如下图所示:

基带等效模型的仿真效率

基带等效建模技术允许模拟器采取更大的时间步长，从而提高了仿真速度。为了在时域中模拟一个系统，Simulink需要步长为:

$t_{年代 t e p} ＝ \frac{1}{2 f_{马克斯}}$

利用同一系统的基带等效模型，其频谱下移了f_c，允许更大的时间步长为:

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

基带等效建模示例概述

在本例中，您将模拟由脉冲刺激的射频传输线，并绘制基带等效模型，块集使用该模型在时域中模拟传输线。您将比较基带等效模型使用不同参数值的效果。本示例帮助您理解如何使用这些参数来最佳地应用基带等效建模范式，即使用有限频带的频率数据执行时域模拟。

创建模型

在本部分示例中，您将执行以下任务:

选择块来表示系统组件
构建模型
指定模型变量

选择块来表示系统组件。在这个例子的这一部分，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脉冲信号。
输入端口	建立射频传输线子系统中所有块的公共参数，包括用于将Simulink信号转换到物理建模环境的子系统的源阻抗。
RLCG输电线路	模拟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块的通用参数。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。
复杂Magnitude-Angle	将输出端口块中的复杂信号转换为幅值-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，向模型中添加块，并连接块。

创建一个模型。

将下表所示的块添加到模型中。表的Library Path列指定每个块的分层路径。

块	库路径	数量
离散脉冲	DSP系统工具箱>来源	1
Real-Imag复杂	动态仿真模块>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	动态仿真模块>数学操作	1

如下图所示连接块。

现在您已经准备好指定模型变量了。

指定模型变量。在MATLAB中输入以下代码^®提示为模型设置工作空间变量:

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

现在可以指定块参数了。

指定模型参数

在本部分示例中，指定以下参数来表示系统组件的行为:

输入信号参数
传输线子系统参数
信号显示参数

输入信号参数。您可以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复杂块将实信号转换为复信号。

请注意

为了匹配物理子系统中的信号，RF模型中的所有信号都必须是复杂的，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．
设置real - image为Complex块输入参数真正的．更改此参数将块输入的数量从两个更改为一个，使块完全连接。

传输线子系统参数。在本部分示例中，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信号处理为来入射功率波．
  该选项告诉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
  
  如果使用默认值，则软件将输入的Simulink信号解释为源电压。因此，分别为输入端口和输出端口块建模的源和负载在所有频率下向物理系统引入6 dB的损耗。有关为什么会发生这种损失的更多信息，请参见在Simulink信号之间进行转换．
- 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。
- 集输入处理来列作为通道(基于框架)．
在RLCG传输线块参数对话框中:
- 集单位长度电感(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，使用50欧姆的负载阻抗。