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RF Toolbox and RF Blockset

測定済みの S パラメータデータから完全な時間領域 Circuit Envelope シミュレーションまで、MATLAB で RF システムを設計、解析、シミュレーションします。受動ネットワーク、アクティブデバイスの特性評価、システムのカスケード予算、振る舞いベースの時間領域モデリングを網羅する、統一されたワークフローです。

使用する場面

測定データのワークフロー

• Touchstone ファイル（.s1p から .snp）を読み込み、品質（パッシビティ、因果性、IEEE P370）を検証する
• スミスチャートや直交座標プロットに描画し、補間してインピーダンスの基準を変更する
• S、Z、Y、ABCD、T、H、G パラメーター間で変換し、混合モード差動パラメーターを計算する
• S パラメータネットワークをカスケード接続してディエンベディングし、フィクスチャを除去する

システム設計と解析

• 振る舞いベースの要素（アンプ、モジュレーター、rffilter、nport など）から RF 信号チェーンを構築する
• rfbudget を使用して、カスケード接続時のゲイン、雑音指数、IP3、SNR、出力電力を計算する
• Friis と Harmonic Balance ソルバーの精度を比較する
• RF Blockset Simulink モデル、Communications Toolbox、または MATLAB スクリプトにエクスポートする

回路レベルの設計

• ノード配線（SPICE のようなネットリスト）で任意の RF 回路を構成する
• インピーダンス整合ネットワーク（L、Pi、Tee トポロジー、Richards スタブ）を設計する
• アンプの安定性（K ファクター、mu）、電力ゲイン、整合条件を解析する
• ミキサーの相互変調を解析し、スプリアスのない IF 周波数を計画する

時間領域とシグナルインテグリティ

• S パラメーターを有理モデルにフィッティングし、TDR、インパルス応答、ステップ応答を計算する
• 広帯域回路モデルを SPICE または Verilog-A にエクスポートする
• nport ブロック、損失のある伝送線路、寄生成分から SI チャネルモデルを構築する
• rf.Amplifier、rf.Mixer、rf.Filter System Objects を通じて複素ベースバンド信号を処理する
• rfsystem を介して Circuit Envelope の完全な時間領域シミュレーションを実行する（Simulink の知識は不要）

使用しない場面

• アンテナ設計と放射パターン -- Antenna Toolbox を使用してください
• RF 伝搬モデリング（パス損失、フェージング、レイトレーシング） -- Communications Toolbox または Phased Array System Toolbox を使用してください
• SerDes／高速シリアルリンクのイコライゼーション（FFE、CTLE、DFE、IBIS-AMI） -- SerDes Toolbox を使用してください
• レーダー波形設計またはフェーズドアレイ -- Phased Array System Toolbox を使用してください

必ず守るルール

以下は、すべての RF Toolbox ワークフローに適用されます。違反すると、エラーが表示されずに誤った結果が生じたり、実行が停止したりします。

共通

1. rfwrite は既存のファイルがあると処理を停止します -- 必ず 'ForceOverwrite', true を渡してください。これを指定しないと、MATLAB は対話形式の上書きダイアログを開き、無人実行が停止します。
2. 要素は再利用できません -- 同じ要素オブジェクトを rfbudget または回路内に 2 回配置することはできません。独立したコピーには clone(element) を使用してください。
3. 要素の Name は有効な MATLAB 識別子である必要があります -- スペースや特殊文字は使用できません。'IF Amp' ではなく 'IFAmp' を使用してください。
4. tiledlayout／nexttile を使用してください -- 複数パネルの図では subplot を使用しないでください。
5. rfparam の戻り値は dB ではなく複素数です -- dB の振幅には必ず 20*log10(abs(rfparam(...))) を使用してください。

S パラメーターとネットワークパラメーター

6. sparameters(filename, Z0) は無効です -- 読み込み時に基準インピーダンスを渡すことはできません。先に読み込み、その後 newref(s, Z0) を使用してください。
7. rfinterp1 は実部と虚部を個別に補間します -- 振幅と位相は補間しません。鋭い共振の近くではアーティファクトが生じる場合があります。
8. カスケード接続／ディエンベディングには周波数の整合が必要です -- cascadesparams と deembedsparams には、同一の周波数ベクトルが必要です。必ず事前に rfinterp1 を使用して共通のグリッドに補間してください。
9. deembedsparams には必ず 3 つの引数が必要です -- (sMeasured, sFixture1, sFixture2)。片側のみの場合は、未使用側に理想スルーを渡してください。
10. 混合モードのポート順序は最も多いエラーの原因です -- s2sdd のオプション 1（デフォルト）では、ポート 1、2 を正、ポート 3、4 を負として扱います。どのオプションが VNA のポート番号に対応するかを確認してください。
11. snp2smp の引数の順序：インピーダンスより先にポートを指定します -- snp2smp(s, portList, Z0) を使用してください。snp2smp(s, Z0, portList) ではありません。

rfbudget と Elements

12. SignalBandwidth は必須です -- rfbudget の4番目の位置引数です。指定しないと、NF/IP3/SNR は空のままになります。
13. 受動素子の NF は損失と等しくなります -- rfelement では、NF は abs(Gain) と等しくする必要があります。この処理を自動で行う attenuator を使うことをおすすめします。
14. nport の Name は位置引数です -- nport('file.s2p', 'MyName') のように指定します。名前と値の構文ではありません。
15. rffilter：ResponseType は形状、FilterType はアルゴリズムです -- rffilter('FilterType', 'Bandpass') はエラーになります。rffilter('ResponseType', 'Bandpass') を使ってください。
16. show(b) は GUI を開きます -- コマンドウィンドウには出力されません。プログラムからアクセスする場合は、プロパティ（b.TransducerGain、b.NF）を使ってください。

回路の構成

17. setports／setterminals は1回しか呼び出せません -- 端子を定義する前に、トポロジーを計画してください。
18. 2ポート RF 素子には4ノードのマッピングを使います -- アンプ、変調器、nport、すべての txline タイプでは add(ckt, [in out inRef outRef], elem) を使います。プリミティブな2端子素子（抵抗、コンデンサ、インダクタ）には2ノードのマッピングを使います。
19. プリミティブのコンストラクターは位置引数を使います -- resistor(100, 'R1') のように指定します。resistor('Resistance', 100) ではありません。
20. setterminals はノードベクトルを受け取ります -- setterminals(ckt, [1 2]) のように指定します。setterminals(ckt, 1, 2) ではありません。
21. すべての txline コンストラクターは名前と値のペアのみを使います -- 位置引数は使えません。

アンプの解析

22. powergain のゲインタイプ文字列は最後に指定します -- powergain(s, 50, 50, 'Gt') のように指定します。powergain(s, 'Gt', 50, 50) ではありません。
23. powergain は線形値を返し、dB ではありません -- 10*log10(g) で変換します（電力ゲインでは20倍ではなく10倍を使います）。
24. 条件付き安定性がある場合、Gmag は NaN を返します -- K < 1 の周波数では Gmsg を使ってください。

有理関数フィッティング

25. rational と rationalfit -- 新しいコードでは rational（AAA）を使ってください。rationalfit は遅延抽出の場合にのみ使います。
26. 単一パラメーターのフィッティングは通常のベクトルを返し、マルチポートではセル配列を返します -- 必ず iscell(result) で確認してください。
27. freqresp は Hz を受け取ります -- rad/s ではありません。s.Frequencies をそのまま渡してください。

システムオブジェクト（rf.*）

28. rf.Amplifier／rf.Mixer は1オームの電力を使います -- Vin = sqrt(Pin_W) です。50オームを使う rfsystem とは異なります。
29. rf.Filter の周波数は絶対 RF 周波数です -- PassFreq_bp=[2.395e9 2.405e9] は GHz 単位の絶対周波数を意味します。ベースバンドのオフセットではありません。
30. 使用中はプロパティがロックされます -- Nontunable プロパティを変更する前に release(obj) を呼び出してください。

rfsystem

31. rfbudget が必要です -- rfsystem が受け取るのは生の素子ではなく、rfbudget です。
32. close_system には保存フラグが必要です -- 変更を破棄するには close_system(rfs, 0) を使ってください。
33. IdealizedBaseband がサポートするのは amplifier／modulator／rffilter／nport のみです -- その他の素子には CircuitEnvelope が必要です。

ワークフローのクイックリファレンス

タスク	エントリーポイント	詳細
S パラメーターの読み込み／プロット	sparameters, rfplot, smithplot	reference/sparameters-io.md
S/Z/Y/ABCD、混合モードの変換	zparameters, s2sdd, snp2smp	reference/network-conversions.md
ネットワークのカスケード接続またはディエンベディング	cascadesparams, deembedsparams	reference/cascade-deembed.md
rfbudget の要素の作成	amplifier, modulator, rffilter など	reference/rfbudget-elements.md
カスケードの予算解析の実行	rfbudget, rfplot(b, 'Pout')	reference/rfbudget-analysis.md
RF 回路の構成	circuit, add, setports	reference/circuit-composition.md
整合ネットワークの設計	matchingnetwork, richards	reference/matching-networks.md
アンプの安定性／ゲインの解析	stabilityk, powergain, gammams	reference/amplifier-analysis.md
ミキサーのスプリアスと IF のプランニング	mixerIMT, OpenIF	reference/mixer-analysis.md
有理モデルのフィッティング、TDR	rational, stepresp, generateSPICE	reference/rational-fitting.md
SI チャネルモデルの構築	nport + txlineWRLGC + circuit	reference/si-channel-modeling.md
複素ベースバンドの処理	rf.Amplifier, rf.Mixer, rf.Filter	reference/baseband-processing.md
時間領域システムシミュレーション	rfsystem, Circuit Envelope	reference/system-simulation.md

規約

コードスタイル

• 複数パネルの図には subplot ではなく、tiledlayout／nexttile を使用します
• 軸には必ず単位（GHz、dB、ns、dBm）を付け、図のタイトルも含めます
• トポロジーを読みやすくするため、要素には説明的な名前（'LNA'、'DCBlock'、'PCBTrace'）を付けます
• 要素の再利用には積極的に clone() を使用します

スクリプト優先のワークフロー

設計、解析、またはスイープのタスクでは、コードをインラインのスニペットではなく、ディスク上の .m ファイルに記述します。手早い単発の確認であれば、インラインの evaluate_matlab_code を使用してもかまいません。

モダン API

• subplot ではなく tiledlayout／nexttile
• datenum ではなく datetime
• rationalfit ではなく rational（遅延の抽出が必要な場合を除く）
• smith ではなく smithplot
• S パラメーターの可視化には rfplot（dB 変換を自動的に処理します）

リファレンス

特定のワークフローのコードを書く前に、該当するリファレンスファイルを読み込みます。各リファレンスには、正しい呼び出し規約、コンストラクターの引数、プロパティ名、注意点、実行可能なコードパターンが記載されています。

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