Системная фигура шума модели

Получатели РФ усиливают сигналы и переключают их, чтобы понизить частоты. Сам получатель вводит шум, который ухудшает полученный сигнал. Отношение сигнал-шум (SNR) в получателе выход в конечном счете определяет удобство пользования получателя.

Предыдущая фигура иллюстрирует эффект получателя на сигнале. Получатель усиливает малую мощность сигнал РФ в поставщике услуг fRF с высоким ОСШ и downconverts сигнал к fIF. Шумовая фигура (NF) системы определяет различие между ОСШ при выходе и ОСШ во входе:

SNRout=SNRinNFsys

где различие вычисляется в децибелах. Чрезмерная шумовая фигура в системе заставляет шум сокрушать сигнал, делая сигнал неисправимым.

Создайте низкую модель получателя-IF

Модель ex_simrf_snr симулирует упрощенную архитектуру получателя IF. Блок Sinusoid и блок Noise моделируют двухцветный вход, сосредоточенный в fRF и низкоуровневом тепловом шуме. Система РФ усиливает сигнал и смешивает его с локальным генератором fLO вниз к промежуточной частоте fIF. Датчик напряжения восстанавливает сигнал в IF.

Открыть эту модель, в командной строке MATLAB®, введите:

addpath(fullfile(docroot,'toolbox','simrf','examples'))
ex_simrf_snr

Усилитель вносит 40 дБ усиления и шумовой фигуры на 15 дБ, и микшер вносит 0 дБ усиления и шумовой фигуры на 20 дБ, которые являются характеристикой значений относительно шумного, получателя высокого усиления. Двухцветный вход имеет заданный уровень.1 μV. 1-V уровень в локальном генераторе гарантирует непротиворечивость формулировкой усиления преобразования микшера.

Запускать модель:

  1. Откройте модель путем щелчка по ссылке или путем введения имени модели в подсказке Командного окна.

  2. Нажмите Run.

Настройте среду RF Blockset

Чтобы максимизировать производительность, Fundamental tones и параметры Harmonic order задают частоты симуляции явным образом в блоке Configuration:

  • fLO, частота LO на первом этапе смешивания, равняется 1,9999 ГГц и появляется в списке основных тонов как carriers.LO.

  • fRF, поставщик услуг желаемого сигнала, равняется 2 ГГц и появляется в списке основных тонов как carriers.RF.

  • fIF, промежуточная частота, равняется fRF – fLO. Частота является линейной комбинацией (основных) гармоник первого порядка fLO и fRF. Установка Harmonic order к 1 достаточно, чтобы гарантировать, что эта частота появляется в частотах симуляции. Это минимальное значение для гармонического порядка гарантирует минимум частот симуляции.

Условия решателя и шумовые настройки также заданы для блока Configuration:

  • Solver type установлен в auto. Для получения дополнительной информации о выборе решателей смотрите страницу с описанием для блока Configuration или смотрите Choosing Simulink® и Решатели Simscape™ (Simscape).

  • Параметр Sample time устанавливается на 1/(mod_freq*64). Эта установка гарантирует пропускную способность симуляции, в 64 раза больше, чем сигналы конверта в системе.

  • Флажок Simulate noise устанавливается, таким образом, среда включает шумовые параметры в процессе моделирования.

Просмотрите симуляцию Выход

Модель использует подсистемы с реализацией MATLAB Coder™ быстрого преобразования Фурье (FFT), чтобы сгенерировать два графика. БПФ использует 64 интервала, таким образом, для частоты дискретизации 64 Гц, пропускная способность каждого интервала составляет 1 Гц. Впоследствии, уровни мощности, показанные в фигурах также, представляют степень спектральную плотность (PSD) сигналов в dBm/Hz.

  • Входной график Отображения показывает спектр мощности сигнала и шума во входе получателя.

    Измеренная степень каждого тона сопоставима с ожидаемым уровнем мощности 0.1-μV двухцветного конверта:

    Pin=10log10(V22R)+30=10log10((121072)2250)+30=142dBm

    Фактор 1/2 происходит из-за деления напряжения через источник и нагрузочные резисторы, и другой фактор 1/2 происходит из-за масштабирования конверта. Смотрите известный пример Двухцветный Анализ Конверта Используя Действительные Сигналы для большего количества обсуждения масштабирующихся сигналов конверта для расчета мощности.

    Измеренный уровень шума в -177 dBm/Hz уменьшается на 3 дБ от заданного уровня шума-174 dBm/Hz. Различие происходит из-за передачи степени от источника до входа усилителя. Усилитель также моделирует пол теплового шума, поэтому несмотря на то, что это уменьшение нереалистично, это не влияет на точность в выходном каскаде.

  • Выходной график Отображения показывает спектр мощности сигнала и шума при выходе получателя.

    Измеренный PSD -102 dBm/Hz для каждого тона сопоставим с объединенным усилением на 40 дБ усилителя и микшера. Шумовой PSD в фигуре, как показывают, на приблизительно 50 дБ выше при выходе, из-за усиления и шумовой фигуры системы.

Если вам установили программное обеспечение DSP System Toolbox™, можно заменить подсистемы MATLAB Coder на блок Spectrum Analyzer.

Симуляция пола теплового шума

Степень теплового шума может быть смоделирована согласно уравнению

Pnoise=4kBTRsΔf

где:

  • kB является константой Больцманна, равной 1,38065 × 10-23 J/K.

  • T является шумовой температурой в виде 293.15 K в этом примере.

  • Rs является импедансом источника шума в виде 50 Ω в этом примере, чтобы согласиться со значением сопротивления блока Resistor, пометил R1.

  • Δf является шумовой пропускной способностью.

Чтобы смоделировать уровень шума на сигнале РФ в резисторе, модель включает блок Noise:

  • Параметр Noise Power Spectral Density (Watts/Hz) вычисляется как Pnoise/Δf=4kBTRs.

  • Параметр Carrier frequencies, набор к carriers.RF, шум мест на поставщике услуг РФ только.

Фигура шума вычислительной системы

Смоделировать шум РФ от шумовых фигур компонента:

  1. Выберите Simulate noise в RF Blockset диалоговое окно блока Parameters, если это уже не выбрано.

  2. Задайте значение для параметра Noise figure (dB) блоков Mixer и Amplifier.

Шумовые фигуры не являются строго аддитивными. Усилитель вносит больше шума в систему, чем микшер, потому что это появляется первым в каскаде. Чтобы вычислить общую шумовую фигуру системы РФ с этапами n, используйте уравнение Friis:

Fsys=F1+F21G1+F31G1G2+...+Fn1G1G2...Gn1

где Fi и Gi являются шумовым фактором и усилением i th этап и NFi = 10log10 (Fi).

В этом примере шумовая фигура усилителя - 10 дБ, и шумовая фигура микшера - 15 дБ, таким образом, шумовая фигура системы:

10log10(1010/10+1015/10110000)=10.0дБ

Уравнение Friis показывает, что несмотря на то, что микшер имеет более высокую шумовую фигуру, усилитель вносит больше шума в систему.

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте