La Fundación LTI: Por qué los Parametros trabajan tan bien

[LT]: La matriz de dispersión se define rigurosamente sólo para las condiciones lineales, invariantes y estables. Para una red de N-puerto, las ondas de incidentes a y las ondas reflejadas b se relacionan con la matriz [FLT 4]

Tres hipótesis implícitas críticas imponen la validez de esta representación:

  • ]Linearidad y Superposición: La amplitud de la señal de salida es estrictamente proporcional a la amplitud de la señal de entrada. Si dos señales, A y B, se aplican simultáneamente, el componente de salida en cualquier frecuencia es la suma de los componentes producidos por A y B individualmente. La S-matrix no contiene información sobre la intermodulación o generación armónica, porque se supone que un sistema lineal no genera nueva.
  • Tiempo-Invarianza: Los parámetros de red afectando#8212; sus resistencias, capacitancias, inductancias y transconductancias afectando a los niveles de tiempo. Un sistema que se cambia periódicamente, se controla o modula por un oscilador local no satisface esta condición, por lo que su comportamiento depende de la relación de fase entre la relación.
  • Operación Estado-Estado: Las mediciones de los parámetros de S suponen que la red se ha instalado en una condición sinusoidal de estado estable. Los efectos transitorios, como los que ocurren cuando se aplica una tensión de sesgo o cuando se aplica una señal pulsada, deben ser capturados utilizando diferentes enfoques de medición o simulación.

Cuando una red satisface las tres condiciones, el marco S-parameter es compacto y potente. Permite la conversión directa a otros parámetros de red (impedancia, aceptación, híbrido) y soporta análisis de cascada directa utilizando matrices de transferencia (T-parameters). Los diseñadores pueden calcular rápidamente ganancia, pérdida de retorno, aislamiento y círculos de estabilidad utilizando sólo un conjunto de archivos S-parameter y operaciones básicas de verificación de álgebraica.

Sistemas no lineales y los límites de la matriz de estadificación

La no linealidad no es un fenómeno exótico denominado "Dt.8212", está presente en cada dispositivo activo. Un transistor bipolar o transistor de efectos de campo sólo aproxima el comportamiento lineal sobre una gama limitada de voltajes y corrientes. Las desviaciones de la linealidad se manifiestan como compresión de ganancia, distorsión armónica, productos intermodulados y conversión de onda a fase (AM-PM).

Impedancia y compresión de los dependientes de la amplificación

El sistema de la tensión de la línea de la unidad de la línea de la línea de la unidad de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la línea de la energía de la línea de la línea de la línea de la línea de la energía de la línea

Generación armónica e Intermodulación

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Efectos de memoria y su impacto en los datos medidos

Más allá de la dependencia de amplitud simple, muchos circuitos no lineales presentan efectos de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

El desafío de diseño amplificador de potencia

El sistema de medición de potencia de alta frecuencia con 100 MHz puede ser utilizado en el sistema de regulación de la carga de forma muy rápida.El sistema de medición de la carga de alta frecuencia puede ser utilizado en el sistema de regulación de la carga de la misma línea de regulación.

Sistemas de carga temporal: Conversión de frecuencias intencionales

Aunque la no linealidad genera nuevas frecuencias a través de la distorsión, los circuitos de tiempo-varios generan nuevas frecuencias a través de la acción paramétrica de una señal de control periódica. Un mezclador, por ejemplo, multiplica una entrada RF con un oscilador local (LO) onda, translatando el espectro a una frecuencia intermedia (IF). El dispositivo no es necesariamente inadecuado en el sentido convencional borde#8212; puede ser construido periódicamente con una línea

Conversores de mezclas y frecuencia

El sistema de conversión de la cuenta de la banda es muy difícil, y el sistema de conversión de la unidad de la banda es muy difícil, y el sistema de la unidad de la unidad de la frecuencia de la unidad de la banda es muy fácil, y la función de la unidad de la unidad de la frecuencia de la unidad de la unidad de la frecuencia de la radio, la función de la unidad de la unidad de la banda [FLT]

Filtros conmutados-Capacitor y N-Path

Los filtros de banda N para el sistema de control de velocidades y de alta resistencia de la banda son un filtro de alta velocidad, que permite la recuperación de la radio de alta resistencia, y que se puede utilizar en el sistema de control de la banda de datos.

Consideraciones de estabilidad modificadas

El análisis de la estabilidad lineal tradicional mediante S-parameters y criterios de estabilidad de Nyquist evalúa el comportamiento de un circuito en un punto de sesgo fijo bajo excitación infinitesimal. Para un circuito de vacío de tiempo, la imagen de estabilidad es más compleja. Las oscilaciones paramétricas pueden desarrollarse cuando un circuito se bombea periódicamente, incluso si los pequeños-parametros estáticos sugieren que no hay oscilación totalmente posible.

Enfoques de modelado alternativos para redes no lineales y de tiempo

La tecnología de simulación y medición RF ha evolucionado para manejar la complejidad que los parámetros S tradicionales no pueden. La elección de enfoque depende del tipo de no linearidad, las frecuencias de interés y el objetivo de diseño. Entender las fortalezas relativas de cada método es fundamental para una iteración de diseño eficiente.

Balance armónico y simulación de circuito

El balance armónico (HB) es la técnica de simulación dominante para circuitos de microondas no lineales que funcionan en estado fijo. Divide el circuito en una subred lineal, representada en el dominio de frecuencias, y una subred no lineal, representada en el dominio del tiempo. Un solucionador numérico itera para encontrar un conjunto de amplitudes y fases armónicas que satisfagan las ecuaciones de circuitos en todos los puertos.

Para las señales moduladas, la simulación de sobres de circuito (o transiente de sobre) extiende HB representando al transportista como un conjunto armónico y la modulación como un sobre de banda base de tiempo variable. Esto permite al diseñador calcular métricas como la magnitud del vector de error (EVM), la relación de potencia del canal adyacente (ACPR), y el efecto de los efectos de la memoria sin simular cada ciclo de portador.

Herramientas de EDA como Keysight PathWave ADS] y MathWorks RF Toolbox ofrecen tanto el equilibrio armónico como las capacidades de sobre de circuito, permitiendo a los ingenieros pasar de forma sencilla desde el análisis de S-parametro pequeño-signal a simulación no lineal de gran señal dentro de un entorno de diseño unificado.

X-Parameters and Polyharmonic Distortion Models

El modelo de medición de distancia de X#L es un modelo de medición de alta velocidad que no se puede utilizar en el sistema de medición de gran tamaño.

Serie Volterra para sistemas débiles y no lineales

Para los circuitos que son sólo débilmente no lineales, como los amplificadores de baja altura (LNAs) y los mezcladores pasivos linealizados, la serie Volterra proporciona un marco analítico riguroso. Modela la salida como una suma de componentes de la compresión multidimensional de la entrada con núcleos Volterra representando el sistema de unión#8217; s memoria y no linealidad.

Mediciones de señales grandes: NVNA y Carga-Pull

Tecnología de medición ha avanzado para apoyar directamente la caracterización de dispositivos no lineales.Un analizador de red vectorial no lineal (NVNA) mide la amplitud absoluta y la fase de las ondas de viaje en los sistemas fundamentales y armónicos, dando una imagen inequívoca del dispositivo de unión Mau#8217; su comportamiento de gran señal.

Implicaciones prácticas para el diseño de sistemas multietapa

En una cadena de transmisores multietapa o receptor, la interacción entre etapas puede amplificar las limitaciones de los parámetros S de manera inesperada. Un amplificador de controlador que es sólo ligeramente no lineal puede generar armónicos que la medición corrompen el funcionamiento de una etapa siguiente, incluso si esa etapa es perfectamente lineal. Los pequeños parámetros S del controlador no dan ninguna indicación de este contenido armónico.

Selección de la herramienta correcta para la tarea de diseño

Reconociendo el dominio en el que los parámetros S son válidos y que se cambian a una técnica más general cuando sea necesario, es un sello distintivo de un diseñador RF experimentado. Para los pasivos lineales y amplificadores pequeños de señalización, los parámetros S siguen siendo el estándar de oro. Para cualquier circuito que implica compresión agresiva, conversión de frecuencias o componentes de tiempo-varía, se deben aplicar métodos alternativos.

  • Callos pequeños, filtros, redes de emparejamiento y LNAs lineales: Usar los parámetros S de la simulación EM o medición de VNA.
  • ]Amplificadores de potencia y circuitos de alta velocidad: Usar simulación de equilibrio armónico con modelos de dispositivos de fundición, soportados por NVNA o mediciones de carga. Usar parámetros X para crear modelos conductuales para simulación a nivel de sistema.
  • Mixers y circuitos de movimiento de conmutación: Usar equilibrio armónico o análisis periódico de estado estable. Cuenta para el nivel de unidad de LO y la forma de onda de conmutación.
  • Verificación de señales modulada: Usar sobre de circuito o simulación transitoria para evaluar EVM, ACPR y efectos de memoria.
  • Análisis de estabilidad bajo la unidad de gran señal: Complementa los círculos de estabilidad de pequeña señal con análisis de estabilidad periódicos o análisis de transitorios en sobre para detectar oscilaciones paramétricas.

Conclusión

Los parámetros de S son una parte indispensable del vocabulario de ingeniería RFTI, proporcionando una descripción concisa y rigurosa de cualquier red de tiempo invariable lineal. Sus limitaciones, sin embargo, no son un defecto en el marco sino una definición de su dominio de aplicabilidad. Empujar un dispositivo en operación no lineal o variar intencionalmente sus propiedades con el tiempo inválido las suposiciones sobre las cuales se basa la matriz de dispersión.