一种功放底层电路的行为级建模与验证方法技术

本发明专利技术涉及一种功放底层电路的行为级建模与验证方法，包含：S1、建立功放底层电路模型，采集功放的输入信号和输出信号作为实验数据；S2、建立基于数学表达式的行为模型，利用实验数据对行为模型进行辨识；S3、搭建相同的输入信号激励电路，计算功放底层电路模型与行为模型输出信号间的归一化均方误差；S4、判断归一化均方误差是否满足精度要求，验证行为模型对功放底层电路输入输出特性的准确描述；如不满足，重新调整行为模型至归一化均方误差满足精度要求。本发明专利技术解决了功放底层电路直接仿真求解复杂的难题，能应用于由于技术保密造成的底层电路详细信息不完全已知的仿真情况，为模拟和数字混合电路的系统级电磁兼容性分析提供了有效手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功放底层电路的行为级建模与验证方法，具体是指一种采用基于数学表达式的行为模型描述功放底层电路的输入输出特性的建模与验证方法，解决功放底层电路模型非线性特性求解过程中大量微积分方程的复杂计算难题，属于电磁兼容

技术介绍
电磁兼容分析除了仿真计算系统的正常功能外，还需要对非正常信号及行为进行分析，从而预测和诊断干扰现象。通信系统中功率放大器的非线性特征是产生电磁兼容问题的主要原因，为了提高效率，功放需要工作在非线性区甚至饱和区附近；但是非线性现象明显，将不可避免导致频谱再生，从而对邻近信道或信号造成干扰，有时还会影响自身功能的正常实现。通常，功放电路的建模仿真是通过建立底层电路进行计算，模拟数字混合电路系统的求解过程中往往也会有大量的非线性积微分电路方程，使得求解困难；同时，功放底层电路的详细信息在技术保密的情况下较难获取；因此，需要采用比晶体管器件结构更高一级的仿真技术，只需要建立功放的输入输出特性模型即可。行为级建模技术无疑是系统级电磁兼容分析的重要手段，通过建立描述各个子系统及电路模块的功能模型，对底层物理结构电路的简化将大大提高仿真速度。2012年公开的申请号为201210187626.9的中国专利技术专利，提供了一种基于测量的电子元器件电磁发射宽带行为级预测建模方法，其通过测量数据建立了子电路的行为模型，用于SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)电路仿真。而2009年公开的申请号为200910238424.0的中国专利技术专利，提供了一种电路板级电磁兼容敏感度行为级建模系统，其通过建立子电路的IBIS(Input/Output Buffer Informational Specification)行为模型，应用于整个电路板级综合仿真。这些行为级仿真主要通过建立与底层电路兼容的端口模型进行分析，适用于较简单电路及器件的情况，对于复杂的功放电路来说，建立的行为模型仍很复杂。基于上述，目前亟需提出一种基于数学模型的功放底层电路的行为级建模与验证方法，解决功放底层电路详细信息不完全已知、且仿真求解复杂的难题，为系统级电磁兼容性分析提供有效手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功放底层电路的行为级建模与验证方法，解决了功放底层电路直接仿真求解复杂的难题，同时还能够应用于由于技术保密造成的底层电路详细信息不完全已知的仿真情况，为模拟和数字混合电路的系统级电磁兼容性分析提供了有效手段。为了达到上述目的，本专利技术提供一种功放底层电路的行为级建模与验证方法，包含以下步骤：S1、建立功放底层电路模型，采集功放的输入信号和输出信号作为实验数据；S2、建立基于数学表达式的行为模型，利用S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据对行为模型进行辨识；S3、搭建相同的输入信号激励电路，计算功放底层电路模型与行为模型输出信号间的归一化均方误差；S4、判断归一化均方误差是否满足精度要求，验证行为模型的准确性；如满足，完成功放底层电路的行为级建模与验证；如不满足，则返回S2，重新调整行为模型，直至归一化均方误差满足精度要求，实现行为模型对功放底层电路输入输出特性的准确描述。所述的S1中，功放底层电路模型是采用功放器件、电阻、电容或微带线搭建的电路模型。所述的S1中，功放的输入信号和输出信号为离散形式的基带信号，采用表示输入信号，表示输出信号。所述的S2中，基于数学表达式的行为模型是指描述功放输入输出特性的数学表达式，具体关系式为： y ~ ( l ) = f ( x ~ ( l ) ) ; ]]>其中，f(·)函数是泰勒级数，或记忆多项式函数，或Volterra级数。所述的S2中，对行为模型进行辨识是指利用S1中采集得到的输入信号和输出信号的实验数据求解f(·)函数的待估计系数；当S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据大于待估计系数的个数时，采用最小二乘法进行辨识，估计f(·)函数的系数的关系式为： H ^ = ( X ′ X ) - 1 X ′ Y ; ]]>当S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据小于待估计系数的个数时，采用最小L2范数法进行辨识，估计f(·)函数的系数的关系式为： H ^ = X ′ ( XX ′ ) - 1 Y ; ]]>其中，为估计的f(·)函数的系数矩阵，X为建立的输入信号矩阵，X'为X的共轭转置矩阵，Y为建立的输出信号矩阵。所述的S3中，相同的输入信号激励电路是指功放底层电路模型与行为模型的前端激励保持一致。所述的S3中，计算功放底层电路模型与行为模型输出信号间的归一化均方误差的关系式为： E N M S E = 10 l o g ( Σ l = 1 L ( | y ~ l - y ~ l mod | 2 ) Σ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功放底层电路的行为级建模与验证方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、建立功放底层电路模型，采集功放的输入信号和输出信号作为实验数据；S2、建立基于数学表达式的行为模型，利用S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据对行为模型进行辨识；S3、搭建相同的输入信号激励电路，计算功放底层电路模型与行为模型输出信号间的归一化均方误差；S4、判断归一化均方误差是否满足精度要求，验证行为模型对功放底层电路输入输出特性的准确描述；如满足，完成功放底层电路的行为级建模与验证；如不满足，则返回S2，重新调整行为模型，直至归一化均方误差满足精度要求。

【技术特征摘要】
1.一种功放底层电路的行为级建模与验证方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、建立功放底层电路模型，采集功放的输入信号和输出信号作为实验数据；S2、建立基于数学表达式的行为模型，利用S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据对行为模型进行辨识；S3、搭建相同的输入信号激励电路，计算功放底层电路模型与行为模型输出信号间的归一化均方误差；S4、判断归一化均方误差是否满足精度要求，验证行为模型对功放底层电路输入输出特性的准确描述；如满足，完成功放底层电路的行为级建模与验证；如不满足，则返回S2，重新调整行为模型，直至归一化均方误差满足精度要求。2.如权利要求1所述的功放底层电路的行为级建模与验证方法，其特征在于，所述的S1中，功放底层电路模型是采用功放器件、电阻、电容或微带线搭建的电路模型。3.如权利要求2所述的功放底层电路的行为级建模与验证方法，其特征在于，所述的S1中，功放的输入信号和输出信号为离散形式的基带信号，采用表示输入信号，表示输出信号。4.如权利要求3所述的功放底层电路的行为级建模与验证方法，其特征在于，所述的S2中，基于数学表达式的行为模型是指描述功放输入输出特性的数学表达式，具体关系式为： y ~ ( l ) = f ( x ~ ( l ) ) ; ]]>其中，f(·)函数是泰勒级数，或记忆多项式函数，或Volterra级数。5.如权利要求4所述的功放底层电路的行为级建模与验证方法，其特征在于，所述的S2中，对行为模型进行辨识是指利用S1中采集得到的输入信号和输出信号的实验数据求解f(·)函数的待估计系数；当S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据大于待估计系数的个数时，采用最小二乘法进行辨识，估计f(·)函数的系数的关系式为： H ^ = ( X ′ X ) - 1 X ′ Y ; ]]>当S1中采集到的输入信号和输出信号的实验数据小于待估计系数的个数时，采用最小L2范数法进行辨识，估计f(·)函数的系数的关系式为： H ^ = X ′ ( XX ′ ) - 1 Y ; ]]>其中，为估计的f(·)函数的系数矩阵，X为建立的输入信号矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖意，高伟，张元，石国昌，应小俊，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31