Получатель супергетеродина Используя приложение RF Budget Analyzer
Этот пример показывает, как создать получатель супергетеродина и анализировать бюджет РФ получателя для усиления, шумовую фигуру и IP3 с помощью приложения RF Budget Analyzer. Получатель является частью системы получателя передатчика, описанной в двух трудах конференции IEEE, [1] и [2].
Введение
Разработчики системы РФ начинают процесс проектирования с бюджетной спецификации для того, сколько усиления, шумовой фигуры (NF) и нелинейности (IP3) целая система должна удовлетворить. Чтобы гарантировать выполнимость архитектуры, смоделированной как простой каскад элементов РФ, разработчики вычисляют обоих наэтапный и каскадные значения усиления, шумовой фигуры и IP3 (третья точка пересечения).
Используя приложение RF Budget Analyzer, вы можете:
Создайте каскад элементов РФ.
Вычислите наэтапный и каскадная выходная мощность, усиление, шумовая фигура, ОСШ и IP3 системы.
Экспортируйте наэтапный и каскадные значения к рабочей области MATLAB™.
Экспортируйте разработку системы в RF Blockset для симуляции.
Экспортируйте разработку системы в испытательный стенд измерения RF Blockset как DUT (устройство под тестом) подсистема и проверьте, что результаты получили использование приложения.
Архитектура системы
Разработанное использование архитектуры системы получателя приложения:
Пропускная способность получателя между 5,825 ГГц и 5,845 ГГц.
Создайте получатель супергетеродина
Можно создать все компоненты получателя супергетеродина с помощью командной строки MATLAB и просмотреть анализ с помощью приложения RF Budget Analyzer.
1. Первые компоненты в архитектуре системы получателя супергетеродина являются переключателем TR и антенной. Чтобы совпадать с бюджетными результатами РФ ссылки [1], добавьте эти два блока в систему. Используйте объект rfelement смоделировать антенну 14 усилений дБ.
elements(1) = rfelement('Name','Antenna','Gain',14);
2. Система использует переключатель TR, чтобы переключиться между передатчиком и получателем. Переключатель добавляет потерю 1,3 дБ к системе. Создайте TRSwitch с усилением-1.3 дБ, шумовой фигурой 12 дБ и OIP3 37 dBm.
elements(2) = rfelement('Name','TRSwitch','Gain',-1.3,'NF',12,'OIP3',37);
3. Чтобы смоделировать полосовой фильтр РФ используют rffilter, чтобы разработать фильтр.
% See also example - Design IF Butterworth Bandpass Filter. % From the above example, Zout of the filter is found to be 132.986 Ohms. % But for budget calculation, each stage is terminated by 50 Ohms % internally. Therefore, to achieve an insertion loss of 1 dB, the Zin of % the next element, i.e., amplifier, is set to 132.896 Ohms. Fcenter = 5.8e9; Bwpass = 20e6; Z = 132.986; elements(3) = rffilter('ResponseType','Bandpass', ... 'FilterType','Butterworth','FilterOrder',6, ... 'PassbandAttenuation',10*log10(2), ... 'Implementation','Transfer function', ... 'PassbandFrequency',[Fcenter-Bwpass/2 Fcenter+Bwpass/2],'Zout',50, ... 'Name','RF_Filter');
S-параметры для этого фильтра не идеальны, и автоматически вставляет потерю приблизительно-1dB в систему.
4. Используйте объект amplifier смоделировать блок Low Noise Amplifier с усилением 15 дБ, шумовой фигурой 1,5 дБ и OIP3 26 dBm.
elements(4) = amplifier( 'Name','LNA','Gain',15,'NF',1.5,'OIP3',26, ... 'Zin',Z);
5. Смоделируйте блок Gain с усилением 10,5 дБ, шумовой фигурой 3,5 дБ и OIP3 23 dBm.
elements(5) = amplifier( 'Name','Gain','Gain',10.5,'NF',3.5,'OIP3',23);
6. Получатель downconverts частота РФ к частоте IF 400 МГц. Используйте объект modulator создать блок Demodulator с LO (Локальный Осциллятор) частота 5,4 ГГц, усиление-7 дБ, шумовая фигура 7 дБ и OIP3 15 dBm.
elements(6) = modulator('Name','Demod','Gain',-7,'NF',7,'OIP3',15, ... 'LO',5.4e9, 'ConverterType','Down');
7. Чтобы смоделировать полосовой фильтр РФ используют rffilter, чтобы разработать фильтр. См. также пример - Проект Полосовой фильтр IF Баттерворта
Fcenter = 400e6; Bwpass = 5e6; elements(7) = rffilter('ResponseType','Bandpass', ... 'FilterType','Butterworth','FilterOrder',4, ... 'PassbandAttenuation',10*log10(2), ... 'Implementation','Transfer function', ... 'PassbandFrequency',[Fcenter-Bwpass/2 Fcenter+Bwpass/2],'Zout',50,... 'Name','IF_Filter');
S-параметры для этого фильтра не идеальны, и автоматически вставляет потерю приблизительно-1dB в систему.
8. Смоделируйте блок IF Amplifier с усилением 40 дБ и шумовой фигурой 2,5 дБ.
elements(8) = amplifier( 'Name','IFAmp','Gain',40,'NF',2.5,'Zin',Z);
9. Как замечено в ссылках, получатель использует блок AGC (Automatic Gain Control), где усиление меняется в зависимости от доступного уровня входной мощности. Для входной мощности-80 дБ усиление AGC максимум в 17,5 дБ. Используйте блок Amplifier, чтобы смоделировать AGC. Смоделируйте блок AGC с усилением 17,5 дБ, шумовой фигурой 4,3 дБ и OIP3 36 dBm.
elements(9) = amplifier('Name','AGC','Gain',17.5,'NF',4.3,'OIP3',36);
10. Вычислите rbudget получателя супергетеродина с помощью следующего System Parameters: 5,8 ГГц для Input frequency,-80 дБ для Available input power и 20 МГц для Signal bandwidth
superhet = rfbudget( 'Elements',elements,'InputFrequency',5.8e9, ... 'AvailableInputPower',-80,'SignalBandwidth',20e6)
superhet =
rfbudget with properties:
Elements: [1x9 rf.internal.rfbudget.Element]
InputFrequency: 5.8 GHz
AvailableInputPower: -80 dBm
SignalBandwidth: 20 MHz
AutoUpdate: true
Analysis Results
OutputFrequency: (GHz) [ 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 0.4 0.4 0.4 0.4]
OutputPower: (dBm) [ -66 -67.3 -67.3 -53.3 -42.8 -49.8 -49.8 -10.8 6.7]
TransducerGain: (dB) [ 14 12.7 12.7 26.7 37.2 30.2 30.2 69.2 86.7]
NF: (dB) [ 0 2.017 2.017 2.077 2.084 2.086 2.086 2.088 2.088]
OIP3: (dBm) [ Inf 37 37 25.99 22.81 12.38 12.38 51.38 36]
IIP3: (dBm) [ Inf 24.3 24.3 -0.7137 -14.39 -17.82 -17.82 -17.82 -50.7]
SNR: (dB) [20.96 18.95 18.95 18.89 18.88 18.88 18.88 18.88 18.88]
Просмотрите анализ в Бюджетном приложении Анализатора РФ.
show(superhet);
11. Отображения приложения каскадные значения, такие как: выведите частоту получателя, выходной мощности, усиления, шумовой фигуры, OIP3 и ОСШ (Шумовое Отношение "Сигнал к").
12. Приложение RF Budget Analyzer сохраняет модель в формате MAT-файла.
Постройте каскадное усиление преобразователя и расположите каскадом шумовую фигуру
1. Постройте каскадное усиление преобразователя получателя с помощью функции, rfplot
rfplot(superhet,'GainT')
view(90,0)
2. Постройте каскадную шумовую фигуру получателя.
rfplot(superhet,'NF')
view(90,0)
Можно также использовать кнопку Plot на приложении RFBudgetAnalyzer, чтобы построить различные выходные значения.
Экспортируйте в СКРИПТ MATLAB
1. Можно также экспортировать модель в формат скрипта MATLAB с помощью кнопки Export или:
h = exportScript(superhet);
Скрипт открывается автоматически в окне MATLAB Editor.
h.closeNoPrompt
Проверьте усиление выходной мощности и преобразователя Используя симуляцию RF Blockset
1. Используйте кнопку Export, чтобы экспортировать получатель в RF Blockset или:
exportRFBlockset (супергетеродинный приемник)
2. Запустите модель RF Blockset, чтобы вычислить Выходную мощность (dBm) и усиление Преобразователя (дБ) получателя. Обратите внимание на то, что результаты совпадают с Выпячиванием (dBm) и GainT (дБ) значения получателя, полученного с помощью приложения RF Budget Analyzer.
3. Дважды кликните на блоке Demodulator. Этот блок состоит из идеального фильтра и фильтра выбора канала и LO (локальный осциллятор) для частоты или вниз преобразования.
4. Время остановки для симуляции является нулем. Чтобы моделировать изменяющиеся во времени результаты, необходимо изменить время остановки.
Экспортируйте в испытательный стенд RF Blockset
1. Используйте кнопку Export, чтобы экспортировать получатель в испытательный стенд измерения RF Blockset или:
exportTestbench (супергетеродинный приемник);
2. Испытательный стенд RF Blockset состоит из двух подсистем, RF Measurement Unit и Device Under Test.
3. Блок подсистемы Device Under Test содержит получатель супергетеродина, который вы экспортировали из приложения RF Budget Analyzer. Дважды кликните на блоке подсистемы DUT, чтобы посмотреть внутри.
4. Дважды кликните на блоке подсистемы RF Measurement Unit, чтобы видеть системные параметры. По умолчанию испытательный стенд RF Blockset проверяет усиление.
Проверьте усиление, шумовую фигуру и IP3 Используя испытательный стенд RF Blockset
Можно проверить усиление, шумовую фигуру и измерения IP3 с помощью испытательного стенда RF Blockset.
1. По умолчанию модель проверяет измерение усиления устройства под тестом. Запустите модель, чтобы проверять значение усиления. Моделируемое значение усиления совпадает с каскадным значением усиления преобразователя из приложения. Осциллограф показывает выходную мощность приблизительно 6 дБ на уровне 400 МГц, которая совпадает со значением выходной мощности в приложении RF Budget Analyzer.
2. Испытательный стенд RF Blockset вычисляет точечную шумовую фигуру. Вычисление принимает частоту независимая система в данной пропускной способности. Чтобы моделировать частоту независимая система и вычислить правильное шумовое значение фигуры, необходимо уменьшать широкую пропускную способность 20 МГц к узкой пропускной способности.
3. Во-первых, остановите все симуляции. Дважды кликните на Блоке RF Measurement Unit. Это открывает модульные параметры измерения РФ. В Измеренном выпадающем параметре Количества измените параметр на NF (шумовая фигура). Во вкладке Parameters измените Основополосную пропускную способность (Гц) на 2 000 Гц. Нажмите Apply. Чтобы узнать больше, как управлять шумовой верификацией фигуры, кликните по вкладке Instructions.
4. Запустите модель снова, чтобы проверять шумовое значение фигуры. Значение шума испытательного стенда фигуры совпадает с каскадным шумовым значением фигуры из приложения RF Budget Analyzer.
5. Измерения IP3 полагаются на создание и измерение тонов межмодуляции, которые являются обычно маленькими в амплитуде и могут быть ниже уровня шума DUT. Для точных измерений IP3 снимите Моделировать шумовой флажок.
6. Чтобы проверить OIP3 (выходное прерывание третьего порядка), остановите все симуляции. Откройте диалоговое окно RF Measurement Unit. Очистите Моделировать шум (и стимул и DUT внутренний) флажок. Измените Измеренный параметр Количества на IP3. Сохраните Тип IP как Вывод отнесенным. Чтобы узнать больше, как управлять верификацией OIP3, кликните по вкладке Instructions. Нажмите Apply.
7. Запустите модель. Испытательный стенд значение OIP3 совпадает с каскадным значением OIP3 приложения.
8. Чтобы проверить IIP3 (входное прерывание третьего порядка), остановите все симуляции. Открытое диалоговое окно RF Measurement Unit. Очистите Моделировать шум (и стимул и DUT внутренний) флажок. Измените Измеренный параметр Количества в параметрах блоков к IP3. Измените Тип IP, чтобы Ввести отнесенный. Чтобы узнать больше, как управлять верификацией IIP3, кликните по вкладке Instructions. Нажмите Apply.
9. Запустите модель снова, чтобы проверять значение IIP3.
Ссылки
[1] Хунбао Чжоу, Интервал Ло. "Проект и бюджетный анализ получателя РФ средства чтения ETC на 5.8 ГГц", Опубликованного в Коммуникационной технологии (ICCT), 2 010 12-х Международных конференциях IEEE, Нанкине, Китай, ноябрь 2010.
[2] Интервал Ло, Пенг Ли. "Бюджетный Анализ Приемопередатчика РФ, Используемого в RFID-считывателе на 5.8 ГГц На основе ETC-DSRC Национальные Спецификации Китая", Опубликованного при Радиосвязях, Организации сети и Мобильных вычислениях, WiCom '09. 5-я Международная конференция, Пекин, Китай, сентябрь 2009.