MATLAB仿真在现代通信中的应用：射频.ppt

图12-5射频传输线仿真系统框图(SCHX12_5.mdl)传输线仿真系统由传输线、同轴电缆、双绞线、直接连接的通用放大器构成，并且在输入输出端配上相应的射频输入输出模块来构成射频级连系统。信源是具有平坦的频谱特性的白噪声产生器模块，信宿是共用一个频谱仪。

频谱图显示的频率范围为1.85～2.35GHz，中心频率是2.1GHz。改变输入口模块的中心频率值，则频谱仪显示新中心频率附近的频率响应。改变输入口模块以及白噪声模块中的采样时间值设置，则频谱仪显示与新采样时间值对应的频率响应。点击仿真系统中的模块可以得到该模块的参数设置对话框。下面介绍主要对话框的参数设置情况，传输线模块的参数设置对话框如图12-6所示。图12-5所示仿真系统各个模块的主要参数摘要如下：

信号源：设置为产生零均值、方差为1、高斯分布。采样时间为2?×?10-9s，256个离散样值为1帧的复信号流。高速的采样可以获得广谱的信号源。

输入接口：设置源阻抗为50Ω，采样时间为2mμs，中心频率2.1GHz。它是带宽为500MHz的有限脉冲响应滤波器。

传输线：特性阻抗为50Ω、1GHz时，相速度为299792458m/s、损耗为5dB/m，没有抽头，传输长度为0.1m。

同轴线：外径为5mm、内径1.411mm、相对导磁率μ?=?1、相对介电常数ε?=?2.3，导体中的电导率为6.55?×?107s/m，电介质中的电导率为0，没有抽头，传输长度为0.1m。

双线：线径为2.0574mm、线间距为4.966mm、相对导磁率μ?=?1、相对介电常数ε?=?2.3，导体中的电导率为6.55?×?106s/m，电介质中的电导率为0.002，没有抽头，传输长度为0.1m。

输出接口：特性阻抗为50Ω。通用放大器：描述放大器参数的数据文件是Default.s2p。内插方法为线性。即用在工作频率范围对应的S参数值，全面描述了放大器的性能。

图12-6传输线模块的参数设置对话框(1)下面是数据文件Default.s2p的部分内容：

GHzSRIR50

!S-Parametersdata

图12-7射频传输线仿真系统输出频谱特性在仿真系统中的大部分模块参数对话框中有visualization(可视化)标签。如图12-8、图12-9所示对话框显示了已经激活的可视化栏目。

点击图12-5所示通用放大器模块后，在弹出如图12-9所示的对话框，给出如下的选项：频率范围、特性阻抗，以及X-Y图、极坐标图、S参数图、史密斯阻抗圆图、史密斯导纳圆图、史密斯阻抗导纳圆图、合成图。

图12-8传输线模块的参数设置对话框(2)

图12-9通用放大器模块的参数设置对话框***********射频12.1波导12.2传输线12.3滤波器

在微波频段，工作波长与导线尺寸处在同一量级。在传输线上传输的射频信号的电压、电流信号是时间及传输距离的函数。同轴线、波导、微带是常用的微波信号传输介质。12.1波导波导中的电磁场分布与工作波长、波导的几何尺寸有关，并且以各种模式传输。下面给出用MATLABm文件编程绘出的矩形波导中E22及H11波传播模式的横截面的电磁场分布图。程序中应用了矩形波导中电波的横向场的电磁场分布公式，以及具有类似形状的磁波的横向场的电磁场分布公式。电波E22就是应用电波的横向场的电磁场分布公式令m?=?2、n?=?2；磁波H11就是应用磁波的横向场的电磁场分布公式，令m?=?1、n?=?1。电磁场的矢量线绘制应用了quiver语句。细箭头是电场，粗箭头是磁场，其长度与场强成正比。

(12-1)

式中a是矩形波导的宽边尺寸，b是矩形波导的窄边尺寸。矩形波导H11波的电磁场矢量线程序如图12-1所示。矩形波导E22波的电磁场矢量线程序如图12-2所示。

程序12-1

a=4;b=3;

ma=linspace(0,a,25);

mb=linspace(0,b,25);

[x,y]=meshgrid(ma,mb);m=1;n=1;

ex=(n/b)*cos(m*pi*x/a).*sin(n*pi*y/b);

ey=-(m/a)*sin(m*pi*x/a).*cos(n*pi*y/b);

ez=0;

scale=.9;

quiver(x,y