Нелинейность и шум в идеализированном основополосном блоке микшера

Используйте блок Idealized Baseband Mixer, чтобы симулировать нелинейность и шум в вашей разработке системы RF.

Нелинейность в идеализированном основополосном блоке микшера

Кубический полином третьего порядка используется в качестве нелинейности в блоке Mixer.

Кубический полином

Cubic polynomial модель использует линейное усиление степени, чтобы определить линейный коэффициент полинома третьего порядка и или IP3, P1dB или Psat, чтобы определить коэффициент третьего порядка полинома. Общая форма кубической нелинейности моделирует характеристики AM как

$F_{AM/AM} {(|u|)=c}_{1} × | u | + \frac{3}{4} c_{3} {× | u |}^{3}$

где _FAM/AM(|u|) величина выходного сигнала, |u| является величиной входного сигнала, _c1 является коэффициентом линейного термина усиления, и _c3 является коэффициентом кубического термина усиления. Результаты для IIP3, OIP3, IP1dB, OP1dB, IPsat и OPsat взяты от [1]. Коэффициент _c3 определяется как показано в этой таблице.

Тип нелинейности	Уравнения
Введите точку пересечения третьего порядка, IIP3 (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{3 \times 10^{[(I I P 3 - 30) / 10]}}$ где IIP3 дан в dBm.
Выведите точку пересечения третьего порядка, OIP3 (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}^{3}}{3 \times 10^{[(O I P 3 - 30) / 10]}}$ где OIP3 дан в dBm.
Введите 1 степень сжатия усиления дБ, IP1dB (dBm)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(I P 1 d B - 30) / 10]}}$ где IP1dB дан в dBm.
Выведите 1 степень сжатия усиления дБ, OP1dB (dBm)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1}^{3} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(O P 1 d B - 30 - L G d B + 1) / 10]}}$ где OP1dB дан в dBm, и LGdB является линейным усилением в дБ
Степень входной насыщенности, IPsat (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{9 \times 10^{[(I P s a t - 30) / 10]}}$ где IPsat дан в dBm.
Выведите степень насыщения, OPsat (dBm)	$c_{3} = - \frac{16 c_{1}^{3}}{81 \times 10^{[(O P s a t - 30) / 10]}}$ где OPsat дан в dBm.

Постройте характеристики степени

В блоке Mixer кнопка характеристик степени Графика на Вкладке Нарушений строит Выпячивание по сравнению с кривыми Контакта для модели с помощью параметра Conversion gain (dB) во вкладке Main и значении параметров Type of non-linearity во вкладке Impairments. Для Power Characteristics Plot можно установить параметры блока Mixer как перечисленные в таблице.

Параметры График характеристик степени

Параметры	График характеристик степени
Вкладка Main: Conversion gain (dB): `10` Вкладка Impairments: Type of Non-linearity: `IIP3` IIP3 (dBm): `33`

Вкладка Main:

Conversion gain (dB): 10

Вкладка Impairments:

Type of Non-linearity: IIP3
IIP3 (dBm): 33

При графическом выводе характеристик степени в этом примере, установленном все другие параметры на вкладке Impairments к значениям по умолчанию.

Шум фазы в блоке микшера

Зависимый шум фазы LO частоты по сравнению со смещением частоты моделируется в этом блоке с помощью цифрового MATLAB^® filter функционируйте, где белый шумовой вход сгенерирован от генератора случайных чисел MATLAB randn с заданным обманщиком генератора. Числитель и знаменатель filter коэффициенты выведены с помощью двух методов, чтобы смоделировать уровень шума Фазы (дБн/Гц) по сравнению со смещением Частоты (Гц).

Метод каждый нанимается для скалярного уровня шума Фазы (дБн/Гц) параметр и имеет начальный -10 dBm изменяются на уровне шума фазы в десятилетие частоты для частот, больше, чем заданное смещение Частоты (Гц) [2]. Используя этот метод, создается БИХ-цифровой фильтр, поскольку рациональная передаточная функция задана с постоянным коэффициентом числителя и коэффициентами знаменателя N. Количество коэффициентов знаменателя, N, пропорционально частоте дискретизации блока / смещение Частоты.

Метод два используется для векторного уровня шума Фазы (дБн/Гц) значения параметров. Для моделирования целей, когда частота меньше самого маленького заданного смещения Частоты (Гц) значение, экстраполируемые значения шума фазы имеют ^1/f3 зависимость. Если частота больше самого большого смещения Частоты (Гц) значение, экстраполируемые значения шума фазы установлены равные итоговому уровню шума Фазы (дБн/Гц) значение вектора. Используя этот метод, создается КИХ-цифровой фильтр, поскольку рациональная передаточная функция задана с постоянным коэффициентом знаменателя и коэффициентами числителя N. Количество коэффициентов числителя, N, пропорционально, чтобы блокировать частоту дискретизации / смещение Частоты. Чтобы уменьшать спектральную утечку при симуляции, дополнительный шаг выполняется с помощью фильтра Хеннинга при получении коэффициентов фильтра.

Когда параметр шума фазы LO, Автоматическое разрешение частоты, включен, частота дискретизации блока и разрешение частоты, выведенное из смещения Частоты (Гц), параметр используется, чтобы определить необходимое количество коэффициентов фильтра. Количество коэффициентов фильтра может быть определено с помощью уравнения

$\begin{array}{l} N = \frac{1}{δ_{f} {×δ}_{t}} = \frac{Пропускная способность}{δ_{f}} \\ где, \\ δ_{f} разрешение частоты \\ δ_{t} шаг расчета блока \end{array}$

Разрешение частоты выбрано, чтобы гарантировать, что минимум двух точек моделирования существует между любыми двумя заданным уровнем шума Фазы (дБн/Гц) точки в проекте. Этот выбор для моделирования точек часто приводит ко многим коэффициентам фильтра с неблагоприятным воздействием на скорости симуляции. Модель автоматически ограничивает количество коэффициентов фильтра в области значений между [2^5, 2^16].

Чтобы улучшить скорость симуляции, или увеличьте минимальное расстояние между смещением Частоты (Гц) значения параметров или отключите Автоматическое разрешение частоты и задайте Количество выборок сигнала.

Постройте характеристики шума фазы

Кнопка характеристик фазы Plot на Шумовой Вкладке строит ответ величины шума фазы. График отображает спецификацию шума фазы, спецификацию проекта и ответ фильтра последней симуляции.

Если симуляция не была выполнена, частота дискретизации оценивается от смещения Частоты (Гц) параметр. Для графика, показанного в таблице, количеством интервалов частоты является 4096. Количество интервалов может быть вычислено с помощью этого уравнения

$Number of Frequency Bins = \frac{Частота дискретизации (Гц)}{Разрешение (Гц)}$

Для Plot phase noise characteristics можно установить параметры блока Mixer как перечисленные в таблице.

Параметры График характеристик степени

Параметры	График характеристик степени
Вкладка Noise: Include phase noise: `On` Phase noise level (dBc/Hz): `-150` Frequency offset (Hz): `1024` Automatic frequency resolution: `On` Seed source: `Auto`

Вкладка Noise:

Include phase noise: On
Phase noise level (dBc/Hz): -150
Frequency offset (Hz): 1024
Automatic frequency resolution: On
Seed source: Auto

Микшер (система) симуляции шума

Сумма системного шума, добавленного к входному сигналу, задана с помощью одного из этих параметров типа шума Микшера: Noise temperature, Noise factor, и Noise figure.

Noise temperature — Задает шум в кельвине. Шум, добавленный к системе, пропорционален квадратному корню из Noise temperature. Noise temperature вычисляется с помощью этого уравнения
${Noise temperature = 290×(10}^{^{(Noisefigure/10)}} -1)$
Noise factor — Задает шум при помощи уравнения:
$Noise factor = 1 + \frac{Шумовая температура}{290}$
Noise figure — Задает шум в децибелах относительно шумовой температуры 290 кельвинов. В терминах шумового фактора
$Noise figure = 10×log(Noise factor)$

Ссылки

[1] Kundert, Кен. Точное и быстрое измерение _IP2 и _IP3. Сообщество руководства разработчика, 22 мая 2002.

[2] Kasdin, Нью-Джерси Дискретная Симуляция Цветных Шумовых и Стохастических процессов и 1/f/Sup α/Генерация Шума Закона о Степени. Продолжения IEEE 83, № 5 (май 1995): 802–27. https://doi.org/10.1109/5.381848.

Смотрите также

Amplifier | Mixer

Документация