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

FAM/AM(|u|)=c1× | u | +34c3× | 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 нелинейностиУравнения
Введите точку пересечения третьего порядка, IIP3 (dBm)

c3=4c13×10[(IIP330)/10]

где IIP3 дан в dBm.

Выведите точку пересечения третьего порядка, OIP3 (dBm)

c3=4c133×10[(OIP330)/10]

где OIP3 дан в dBm.

Введите 1 степень сжатия усиления дБ, IP1dB (dBm)

c3=2c1(10192010)15×10[(IP1dB30)/10]

где IP1dB дан в dBm.

Выведите 1 степень сжатия усиления дБ, OP1dB (dBm)

c3=2c13(10192010)15×10[(OP1dB30LGdB+1)/10]

где OP1dB дан в dBm, и LGdB является линейным усилением в дБ

Степень входной насыщенности, IPsat (dBm)

c3=4c19×10[(IPsat30)/10]

где IPsat дан в dBm.

Выведите степень насыщения, OPsat (dBm)

c3=16c1381×10[(OPsat30)/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.

ПараметрыГрафик характеристик степени

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

 N = 1δf×δt = Пропускная способностьδfгде,δf    разрешение частотыδt     шаг расчета блока

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 =   Частота дискретизации (Гц)Разрешение (Гц)

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

ПараметрыГрафик 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

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

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 + Шумовая температура290

  • 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

|

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте