Получатель супергетеродина Используя приложение RF Budget Analyzer
В этом примере показано, 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 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
Спроектированное 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.
Первые компоненты в архитектуре системы получателя супергетеродина являются переключателем TR и антенной. Мы заменяем блок антенны на эффективную степень, достигающую переключателя.
1. 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 и OIP3 37 dBm. Чтобы совпадать с бюджетными результатами РФ ссылки [1], шумовая фигура принята, чтобы быть 2,3 дБ.
elements(1) = rfelement('Name','TRSwitch','Gain',-1.3,'NF',2.3,'OIP3',37);
2. Чтобы смоделировать полосовой фильтр РФ используют rffilter спроектировать 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(2) = 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.
3. Используйте amplifier возразите, чтобы смоделировать Low Noise Amplifier блокируйтесь с усилением 15 дБ, шумовой фигурой 1,5 дБ и OIP3 26 dBm.
elements(3) = amplifier( 'Name','LNA','Gain',15,'NF',1.5,'OIP3',26, ... 'Zin',Z);
4. Смоделируйте Gain блокируйтесь с усилением 10,5 дБ, шумовой фигурой 3,5 дБ и OIP3 23 dBm.
elements(4) = amplifier( 'Name','Gain','Gain',10.5,'NF',3.5,'OIP3',23);
5. Получатель downconverts частота РФ к частоте IF 400 МГц. Используйте modulator объект создать блок Demodulator с LO (Локальный Генератор) частота 5,4 ГГц, усиление-7 дБ, шумовая фигура 7 дБ и OIP3 15 dBm.
elements(5) = modulator('Name','Demod','Gain',-7,'NF',7,'OIP3',15, ... 'LO',5.4e9, 'ConverterType','Down');
6. Чтобы смоделировать полосовой фильтр РФ используют rffilter спроектировать фильтр.
Fcenter = 400e6; Bwpass = 5e6; elements(6) = 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.
7. Смоделируйте IF Amplifier блокируйтесь с усилением 40 дБ и шумовой фигурой 2,5 дБ.
elements(7) = amplifier( 'Name','IFAmp','Gain',40,'NF',2.5,'Zin',Z);
8. 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 AGC блокируйтесь с усилением 17,5 дБ, шумовой фигурой 4,3 дБ и OIP3 36 dBm.
elements(8) = amplifier('Name','AGC','Gain',17.5,'NF',4.3,'OIP3',36);
9. 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. Замените элемент антенны на эффективный Available input power который, как оценивается, составляет-66 дБ, достигающих TRswitch
superhet = rfbudget( 'Elements',elements,'InputFrequency',5.8e9, ... 'AvailableInputPower',-66,'SignalBandwidth',20e6)
superhet =
rfbudget with properties:
Elements: [1x8 rf.internal.rfbudget.Element]
InputFrequency: 5.8 GHz
AvailableInputPower: -66 dBm
SignalBandwidth: 20 MHz
AutoUpdate: true
Analysis Results
OutputFrequency: (GHz) [ 5.8 5.8 5.8 5.8 0.4 0.4 0.4 0.4]
OutputPower: (dBm) [-67.3 -67.3 -53.3 -42.8 -49.8 -49.8 -10.8 6.7]
TransducerGain: (dB) [ -1.3 -1.3 12.7 23.2 16.2 16.2 55.2 72.7]
NF: (dB) [ 2.3 2.3 3.531 3.657 3.693 3.693 3.728 3.728]
OIP3: (dBm) [ 37 37 25.99 22.81 12.38 12.38 51.38 36]
IIP3: (dBm) [ 38.3 38.3 13.29 -0.3904 -3.824 -3.824 -3.824 -36.7]
SNR: (dB) [32.66 32.66 31.43 31.31 31.27 31.27 31.24 31.24]
Просмотрите анализ в Бюджетном приложении Анализатора РФ.
show(superhet);
10. Отображения приложения каскадные значения, такие как: выведите частоту получателя, выходной мощности, усиления, шумовой фигуры, OIP3 и ОСШ (Шумовое Отношение "Сигнал к").
11. 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 Plot кнопка на RFBudgetAnalyzer приложение, 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. Посмотрите под маской блока Demodulator. Этот блок состоит из идеального фильтра и фильтра выбора канала и LO (локальный генератор) для частоты или вниз преобразования.
4. Время остановки для симуляции является нулем. Чтобы симулировать 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. Device Under Test блок подсистемы содержит получатель супергетеродина, который вы экспортировали из приложения RF Budget Analyzer. Дважды кликните на блоке подсистемы DUT, чтобы посмотреть внутри.
4. Дважды кликните на RF Measurement Unit блок подсистемы, 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. Симулированное значение усиления совпадает с каскадным значением усиления преобразователя из приложения. Осциллограф показывает выходную мощность приблизительно 6,7 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 симулировать 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 RF Measurement Unit Блок. Это открывает модульные параметры измерения РФ. В Измеренном выпадающем параметре Количества измените параметр в NF (шумовая фигура). Во вкладке Parameters измените Основополосную пропускную способность (Гц) в 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 используют создание и измерение тонов межмодуляции, которые обычно малы в амплитуде и могут быть ниже уровня шума DUT. Для точных измерений IP3 снимите Симулировать шумовой флажок.
6. Чтобы проверить OIP3 (выходное прерывание третьего порядка), остановите все симуляции. Откройте RF Measurement Unit диалоговое окно. Очистите Симулировать шум (и стимул и DUT внутренний) флажок. Измените Измеренный параметр Количества в IP3. Сохраните Тип IP как Выход 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. Открытый RF Measurement Unit диалоговое окно. Очистите Симулировать 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.