Часть 1: Одиночный сигнал, поступающий в радиочастотную систему

Следующая модель включает в себя сигнал основной полосы частот Zigbee (802.15), подаваемый в РЧ приемник прямого преобразования. Передатчик основной полосы частот ZigBee построен, используя блоки от Коммуникаций Toolbox™ и Система DSP Toolbox™, в то время как приемник РФ построен, используя блоки от библиотеки Конверта Схемы Blockset™ РФ.

Для решения RF Blockset Circuit Envergy Solver рекомендуется использовать временной шаг моделирования, который в 4-8 раз меньше, чем обратное время выборки входного сигнала основной полосы частот. Это обеспечивает имитационную полосу пропускания, которая достаточна для RF-решателя для точного захвата артефактов на границе полосы пропускания и физических эффектов, которые требуют дополнительной полосы пропускания, таких как повторный рост спектра. В общем, использование коэффициента интерполяции от 4 до 8 увеличивает полосу пропускания моделирования сверх скорости Найквиста сигнала основной полосы частот, генерируемого в передатчике.

В этой модели двумя различными скоростями дискретизации сигнала являются:

model = 'simrfV2_sampletime_example';
open_system(model)
sim(model)

% Hide all scopes (see PostLoadFcn Model Callback for more details):
SpTxScopeConf.Visible = false;
SpTXiScopeConf.Visible = false;
SpRxScopeConf.Visible = false;

Верхняя и нижняя РЧ приемные системы в модели идентичны и состоят из фильтра Pre-LNA, за которым следуют LNA, квадратурный демодулятор и другой каскад усиления. Все радиочастотные компоненты включают типичные нарушения, такие как шум, нелинейность и конечная изоляция.

open_system([model '/RF Blockset Direct Conversion Top'])

Как указано в диалоговом окне Параметры маски блока конфигурации, моделирование выполняется с включенным фильтром входной интерполяции для верхнего приемника.

и отключено для нижнего приемника.

На верхний РЧ приемник подается сигнал основной полосы частот, имеющий частоту дискретизации в 4 раза медленнее, чем величина шага имитации РЧ, заданная в его блоке конфигурации. Блок RF Inport автоматически интерполирует входной сигнал с требуемой скоростью RF.

Нижний РЧ приемник питается частотой дискретизации сигнала основной полосы частот, равной обратной величине шага, определенной в его блоке РЧ конфигурации. Нижний РЧ-приемник использует фильтр явной интерполяции, выделенный оранжевым цветом, для восходящей выборки сигнала основной полосы частот связи.

% Show these two scope results:
SpTxScopeConf.Visible = true;
SpTXiScopeConf.Visible = true;

Выходы обоих приемников одинаковы, так как оба входных сигнала повторно дискретизируются интерполяционными фильтрами для уменьшения эффектов сглаживания перехода скорости выборки. В верхнем приемнике переход частоты дискретизации автоматически управляется блоком ввода огибающей схемы. В нижнем приемнике переход частоты дискретизации явно управляется добавлением интерполяционного фильтра.

% Show this scope result:
SpRxScopeConf.Visible = true;

Использование интерполяционного фильтра улучшает спектральные результаты моделирования, но приходит по цене: вводит задержку. Поскольку для интерполяции используется фильтр КИХ, задержка соответствует половине числа коэффициентов фильтра. В этом случае фильтр имеет 640 отводов и вводит задержку 320 временных шагов при более высокой частоте дискретизации РЧ или 80 временных шагов при более низкой частоте дискретизации передачи данных основной полосы частот. В случае множества входов сигналов связи основной полосы может потребоваться компенсировать задержку путем выравнивания всех сигналов, поступающих в радиочастотную систему.

Если входной фильтр интерполяции включен в диалоговом окне «Параметры маски блока конфигурации», введенная задержка радиочастотного сигнала отображается рядом с переключателем включения.

По умолчанию RF Blockset автоматически вставляет фильтр интерполяции и выполняет повторную выборку входного сигнала. Можно отключить параметр по умолчанию и явно вставить фильтр интерполяции, если имеется:

Часть 2: Множественные сигналы, поступающие в радиочастотную систему

Опция автоматической интерполяции, описанная выше, может поддерживать только один блок RF Inport. При использовании нескольких блоков Inport пользователь должен вручную вставить интерполяционные фильтры перед этими блоками. Интерполяционные фильтры затем корректируются так, чтобы все входные сигналы связи повторно дискретизировались со скоростью, указанной в блоке РЧ-конфигурации.

В то время как блок RF Blockset Inport может принимать вектор из множества сигналов, каждый из которых задан на разной несущей частоте, эти сигналы должны иметь одинаковую частоту дискретизации. В следующей модели описаны две радиочастотные системы с несколькими входами, центрированными на различных несущих и правильно отобранными. Модель подобна модели в Части 1 этого примера, но также включает широкополосный мешающий сигнал, который генерируется с использованием блоков из Communications Toolbox и DSP System Toolbox. Два входных сигнала имеют одинаковую частоту дискретизации, и блок конфигурации RF Blockset имеет размер шага, который дискретизирует RF сигнал в 4 раза быстрее, чем сигнал связи основной полосы частот.

bdclose(model);
model = 'simrfV2_sampletime_example_interf1';
open_system(model);
sim(model);

Модель подобна модели, описанной в части 1 этого примера. Интерполяционный фильтр необходим, чтобы избежать эффектов наложения из-за перехода скорости.

Более интересный сценарий возникает в следующей модели, когда требуемые сигналы и сигналы помех имеют разные частоты дискретизации. В этой модели требуемый сигнал явно интерполируется фильтром (выделен оранжевым цветом) и затем объединяется с широкополосным помехой в виде вектора.

Чтобы избежать эффекта наложения, более медленная скорость требуемого входного сигнала интерполируется и фильтруется перед объединением с более быстрой скоростью мешающего сигнала.

bdclose(model);
model = 'simrfV2_sampletime_example_interf2';
open_system(model);
sim(model);

% Hide all scope results (see PostLoadFcn Model Callback for more details):
SpTXComScopeConf.Visible = false;
SpRxSepScopeConf.Visible = false;
SpRxComScopeConf.Visible = false;

В верхнем РЧ приемнике два сигнала, поступающие в РЧ систему, центрированы на разных несущих. Следует отметить, что частота дискретизации сигнала, поступающего в верхнюю РЧ-систему, такая же, как определенная в блоке РЧ-конфигурации. В этом случае включение фильтра автоматической интерполяции ввода в блоке РЧ-конфигурации не вводит никакой интерполяции.

SpRxSepScopeConf.Visible = true;

Последний обсуждаемый сценарий происходит, когда два сигнала, поступающие в РЧ-систему, помещаются на несущие, которые относительно близки друг к другу. Поскольку количество гармоник смешения, необходимых для моделирования, может быть большим в сильно нелинейных системах, рекомендуется объединять два сигнала на одной несущей, когда они находятся вблизи.

SpTXComScopeConf.Visible = true;

В нижнем приемнике радиочастотная система подается с требуемыми сигналами, объединенными в один сигнал несущей. Комбинированный сигнал достигается умножением мешающего сигнала на комплексную экспоненту для сдвига его рабочей частоты на 20MHz относительно частоты требуемого сигнала. Следует отметить, что ширина полосы пропускания, необходимая для захвата обоих сигналов при объединении на одной несущей, больше, чем ширина полосы пропускания каждого отдельного сигнала несущей. Это является причиной введения интерполяционного фильтра, подсвеченного зеленым цветом, перед объединением сигналов.

SpRxComScopeConf.Visible = true;

Результаты двух радиочастотных систем (верхней и нижней) в вышеупомянутой модели показывают превосходное соответствие. Сигнал помехи отсутствует в спектре в верхней РЧ системе, поскольку выходной порт ведет себя как идеальный фильтр и выбирает только реальный сигнал полосы пропускания, центрированный на постоянном токе. Сигнал помехи отсутствует в спектре в нижней РЧ системе, поскольку IQ демодулятор включает в себя фильтр выбора канала. Чтобы увидеть эффекты сигнала помехи, отключите фильтр, сняв флажок «Add Channel Select filter» в диалоговом окне «IQ Demodulator block Mask Parameter». Результирующий спектр равен

set_param([model '/RF Blockset Direct Conversion Bottom/IQ Demodulator'], ...
    'AddCSFilters', 'off');
sim(model);

% Do not show other scopes and rescale Y axis:
SpTxSepScopeConf.Visible = false;
SpTXComScopeConf.Visible = false;
SpRxSepScopeConf.Visible = false;
SpRxComScopeConf.YLimits = [-103 0];

bdclose(model);
clear model;

См. также

Усилитель | Конфигурация

Связанные темы

Порты питания и измерение мощности сигнала в радиочастотном блоке