Этот пример показывает, как моделировать систему цифрового видеовещания, которая включает в себя 16 антенный приемник с фазированной решеткой, работающий на частоте 28 ГГц. Передатчик основной полосы частот, приемник и канал реализуются с помощью Toolbox™ связи. Приемник РФ осуществлен с библиотекой Конверта Схемы Blockset™ РФ, и получение поэтапных антенн множества построено, используя Поэтапную Систему Множества Toolbox™. Плоская фазированная матрица 4 4 подает 16-канальный приемный модуль, который включает фазовращатели для обеспечения формирования РЧ луча.
Система состоит из:
Подсистема передатчика основной полосы частот, отвечающая за формирование сигнала 64-QAM, занимающего 2 МГц полосы пропускания, которая соответствует стандарту DVB-C.
Канальные эффекты в виде потерь в тракте.
Приемное устройство с фазированной решеткой 16 элемента, выполненное в виде прямоугольной решетки 4 X 4. Это включает в себя расчетные параметры рабочей частоты, диаграммы направленности излучения элемента и направления приема.
Модуль РЧ-приемника, состоящий из 16 трактов, объединенных с сетью объединителей мощности 2:1, а затем преобразованных с понижением частоты в основную полосу частот. Каждый тракт включает в себя LNA и переменные фазовращатели для формирования РЧ луча. Сеть объединителей мощности 2:1 строится дважды для имитации типичного процесса проектирования. В начальной конструкции используются идеальные делители мощности Уилкинсона в качестве поведенческих объединителей, в то время как во второй реализации используется фактическое оборудование, смоделированное с помощью S-Parameters блокирует и измеряет данные, передаваемые через файл Touchstone™ (wireless.s3p).
Подсистема приемника основной полосы частот, которая отвечает за извлечение передаваемого сигнала. Приемник включает в себя простые модели для коррекции фазовых смещений и эффектов регулировки усиления.
Диагностика доступна на различных этапах в системе с использованием принятой совокупности, вычисления частоты битовых ошибок и принятого спектра.
model_ideal = 'simrfV2_wirelessdvb_beamform_ideal';
open_system(model_ideal)
sim(model_ideal)
В начальной конструкции могут использоваться идеальные компоненты для ускорения всего процесса проектирования. Например, идеальные делители Уилкинсона из библиотеки RF Blockset Junctions можно использовать для построения объединительной системы в антенной решетке приема. Эту объединительную систему можно объединить в 17-портовую S-parameters блок для повышения производительности моделирования. Упрощенный пример консолидации показан, где объединительная система 4:1 слева заменена 5-портовым блоком S-параметров справа. S-parameters элементы блока вычисляются в командах инициализации маски блока WilkinsonTypeCombiner.
model_combiner = 'simrfV2_wirelessdvb_beamform_prototype_combiner';
open_system(model_combiner)
Каждая ветвь входного канала РЧ приемника использует отдельный усилитель для введения теплового шума и нелинейности. Квадратурный демодулятор, следующий за объединителем, выполняет прямое преобразование с понижением частоты и включает в себя его нелинейность, утечку LO, несоответствие I/Q и ухудшение шума.
open_system([model_ideal '/RF Receiver'], 'force')
bdclose(model_combiner)
bdclose(model_ideal)
clear model_ideal
Использовать S-Parameters блоки для моделирования реальной объединительной системы. Существует несколько вариантов для характеристики поведения каждого отдельного блока в объединительной системе; один подход использует файл данных непосредственно, в то время как другой подход обеспечивает рациональную модель данных. Для последнего подхода используйте rational в RF- Toolbox™, сохраните результирующие параметры в базовой рабочей области и используйте их в S-Parameters блоки. В этом примере измеренные данные описаны в файле Touchstone wireless.s3p и используются непосредственно. Для повышения производительности моделирования объединительная система js заменена 17-портовой S-Parameters блок. S-Parameters блок-записи вычисляются с использованием функции, simrfV2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars в командах инициализации маски подсистемы РЧ-приемника.
model = 'simrfV2_wirelessdvb_beamforming';
open_system(model)
sim(model)
Плоская матрица передающей стороны выбрана из 16 элементов и передает по основному лучу (азимут = 0 o и отметка = 0 o) с частотой 28 ГГц. Для каждого элемента выбирают изотропную картину излучения. Следует отметить, что делители мощности вводят фазовый сдвиг на частоте 28 ГГц. Это оценивается и корректируется в подсистеме приемника основной полосы частот.
Измените направление приема, изменив параметр диалогового окна «Маска направления приема» 16-элементной антенной решетки приема. Выбранный угол уменьшает интенсивность сигнала из-за близости нуля в матричной картине излучения.
open_system(model) set_param([model '/Receive Antenna Array'],'RecDir','[20;25]') sim(model)
Измените параметр направления формирования луча для фазированной матрицы 4 X 4 на стороне приема. Этот параметр маски автоматически настраивает фазовый сдвиг каждого канала в подсистеме РЧ-приемника. Выполните моделирование для наблюдения за увеличением уровня принимаемого сигнала.
open_system(model) set_param([model '/RF Receiver'],'BeamDir','[20;25]') sim(model)
bdclose(model)
clear model
С. Эмами, Р. Ф. Уайзер, Э. Али, М. Г. Форбс, М. К. Гордон, X. Гуан, С. Ло, П. Т. МакЭлви, Дж. Паркер, Дж. Р. Тани, Дж. М. Гилберт, и К. Х. Доан, "А 60 Г Твердотельные схемы Conf. Tech. Dig., февраль 2011, стр. 164-165