主要特性

  • 根据测量数据、网络参数或物理属性指定的射频滤波器、传输线路、放大器和混合器
  • 射频组件网络的 S 参数计算
  • 用于计算射频收发器的噪声系数、增益和 IP3 ,并生成 RF Blockset™ 测试平台的 RF Budget Analyzer 应用
  • 用于构建模型并将其导出为 Simulink® 模块或 Verilog-A 模块的有理函数拟合方法
  • N 端口 S 参数测量数据的去嵌入解析
  • S、Y、Z、ABCD、h、g 和 T 网络参数之间的转换
  • 使用矩形、极坐标图和史密斯®圆图实现射频数据的可视化。

用史密斯圆图显示的以其 S 参数为特征的放大器的输入(蓝色)和输出(红色)稳定性。有恒定可用增益(黄色)和恒定噪声系数(紫色)的圆可以用于查找输入和输出匹配条件,以最小化噪声系数和最大化增益。


定义射频组件

射频工程学的一个关键挑战在于将组件配置到网络时会发生阻抗差和反射效应。RF Toolbox™ 利用其网络参数来表示射频组件,足以确定其小信号响应。RF Toolbox 可以确定任何包含射频组件配置的网络参数和小信号响应。您可以在匹配网络设计中使用此功能。

RF Toolbox 可以直接或通过物理属性指定射频滤波器、传输线路、放大器和混合器。网络参数可以在 MATLAB® 内生成或从外部数据读取。您可以读写行业标准级别的数据文件格式,如 Touchstone。您也可以通过其物理属性指定组件,如如集总 RLC 元件和传输线路。RF Toolbox 可计算对应的网络参数。

借助 RF Toolbox,您可以通过以下方式定义组件:

  • 使用 Touchstone .snp、.ynp、.znp 和 .hnp 文件的数据的常规电路元件
  • 使用标称值的 RLC 元件
  • 使用线路的几何和电子属性的传输线路

从 2 端口 Touchstone 文件读取放大器的线性响应的测量数据,并通过 S 参数幅值图使数据可视化。


使用 S 参数

RF Toolbox 提供变换和操作 S 参数数据的函数,使您对 S 参数数据有深入的了解。可以去除内嵌在到测量的 2N 端口 S 参数数据中的测试装置和访问结构的影响。单端测量可以转化为差分或其他混合型格式。您也可以将单端 N 端口 S 参数转换并重新排序为单端 M 端口 S 参数。

使用 RF Toolbox,您可以通过在 S、Y、Z、ABCD、h、g 和 T 网络参数格式之间进行转换,选择合适的格式。例如,您可以选择 Y 参数来计算 RLC 电路的网络参数,选择 T 参数来分析级联元素,选择 S 参数来使频率响应可视化。此外,您可以将 S 参数转换为不同的基准阻抗参数。

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设计射频网络

RF Toolbox 帮助您创建射频组件的网络。除了计算小信号频率响应之外,RF Toolbox 还可计算级联组件的输入和输出反射系数、稳定性因素、噪声系数和三阶截点 (IP3)。

通过使用 RF Budget Analyzer 应用程序,您可以创建和分析一系列射频组件,并针对电路包络仿真自动生成 RF Blockset 模型和测试平台。RF Budget Analyzer 应用程序可使您针对无线应用中的射频发射器和接收器快速开始建模,并通过与分析预测结果进行比较来验证不同操作条件下的仿真结果。

使用 RF Budget Analyzer 应用程序分析射频链路示例。使用 S 参数、混合器和放大器描述的滤波器是级联的,在考虑运行频率和阻抗不匹配的情况下,在各个级计算功率、增益、噪声系数、IP3 和 SNR。


用有理函数进行建模

您可以使用 RF Toolbox 通过等效拉普拉斯传递函数拟合频率域中定义的数据(如 S 参数)。例如,您可以使用有理函数对单端和差分高速传输线路进行建模。这类模型在信号完整性工程学中非常有用,其目标是使用诸如背板和印刷电路板实现高速半导体器件的可靠连接。

与传统技术相比,如逆快速傅立叶变换,有理函数拟合具有以下优点:

  • 对于指定的精度,模型更加简单
  • 模型降阶,让您权衡复杂度和精度
  • 零相位外推到直流,避免写详细的约束算法
  • 模型和传输线路特性之间的物理对应关系,让您有更深入的了解
  • 系统的因果建模

在典型的信号完整性的工作流程中,在您使用 N 端口网络参数描述背板特征之后,开始高速半导体 I/O 电路的设计之前,使用 RF Toolbox。具体地说,您:

  • 用矢量网络分析仪测量网络参数
  • 导入 Touchstone 数据文件
  • 将单端 2N 端口 S 参数转换为 N 端口差分 S 参数
  • 计算所需和干扰信道的传递函数
  • 拟合传递函数至封闭式有理函数模型,根据需要降阶
  • 将模型导出至 Simulink 或导出为 Verilog-A 格式,用做 SPICE 之类的模拟电路仿真器(用于设计 I/O 电路)的测试环境。

由测量的 S 参数(红色)创建的有理函数模型(蓝色)的频率响应(左侧)。该模型用于对交换能力为 2 Gbps 的背板进行建模(中间)并使用 Communications System Toolbox 创建眼图(右侧)来分析码间干扰。