Анализ гармонического баланса бюджета РФ приемника Low-IF, IP2 и NF
Этот пример показывает, как использовать решатель гармонического баланса объекта rfbudget, чтобы анализировать бюджет RF приемника с низкой (промежуточной частотой) частоты для точки точки пересечения второго порядка (IP2), точки точки пересечения второго порядка и вычислить более точный шумовой рисунок (NF), которая правильно учитывает нелинейность системы и шумоподавление.
Использование amplifier и modulator объекты для создания 2-портовых RF элементов в проекте приемника low-IF вместе с их выходными спецификациями точки точки пересечения второго порядка (OIP2). Можно выключить отклонение идеального изображения по умолчанию и фильтрацию выбора канала в модуляторе с ImageReject и ChannelSelect логические пары "имя-значение".
Вычислите результаты бюджета РФ путем каскадирования элементов в систему РФ с rfbudget. Объект rfbudget позволяет исследовать и визуализировать проект в командной строке MATLAB. Это также включает автоматическую модель RF Blockset и генерацию теста измерения.
a1 = amplifier('Name','RFAmplifier', ... 'Gain',11.53, ... 'NF',1.53, ... 'OIP2',35); d = modulator('Name','Demodulator', ... 'Gain',-6, ... 'NF',4, ... 'OIP2',50, ... 'LO',2.03e9, ... 'ConverterType','Down', ... 'ImageReject',false, ... 'ChannelSelect',false); a2 = amplifier('Name','IFAmplifier', ... 'Gain',30, ... 'NF',8, ... 'OIP2',37); b = rfbudget('Elements',[a1 d a2], ... 'InputFrequency',2.1e9, ... 'AvailableInputPower',-30, ... 'SignalBandwidth',45e6)
b =
rfbudget with properties:
Elements: [1x3 rf.internal.rfbudget.RFElement]
InputFrequency: 2.1 GHz
AvailableInputPower: -30 dBm
SignalBandwidth: 45 MHz
Solver: Friis
AutoUpdate: true
Analysis Results
OutputFrequency: (GHz) [ 2.1 0.07 0.07]
OutputPower: (dBm) [-18.47 -24.47 5.53]
TransducerGain: (dB) [ 11.53 5.53 35.53]
NF: (dB) [ 1.53 1.843 4.793]
IIP2: (dBm) []
OIP2: (dBm) []
IIP3: (dBm) [ Inf Inf Inf]
OIP3: (dBm) [ Inf Inf Inf]
SNR: (dB) [ 65.91 65.6 62.65]
Почему OIP2 и IIP2 Пустые в результатах?
Значение по умолчанию Solver свойство объекта rfbudget является 'Friis', эквивалентной аппроксимации основной полосы частот, которая не может вычислить IP2. Чтобы увидеть результаты IP2, можно задать Solver свойство объекта бюджета для 'HarmonicBalance'. Это выполняет нелинейный анализ цепи, чтобы вычислить установившуюся рабочую точку, из которой можно вычислить IP2.
Можно также выбрать решатель 'HarmonicBalance' во время конструкции rfbudget, передав в Solver Пара "имя-значение" после другого положения или аргументов пары "имя-значение", например
b = rfbudget([a1 d a2],2.1e9,-30,45e6,'Solver','HarmonicBalance')
В целом, решатель 'HarmonicBalance' не так быстро, как решатель 'Friis', и не вычисляет шумовой рисунок (NF) или отношение сигнал/шум (ОСШ).
b.Solver = 'HarmonicBalance'b =
rfbudget with properties:
Elements: [1x3 rf.internal.rfbudget.RFElement]
InputFrequency: 2.1 GHz
AvailableInputPower: -30 dBm
SignalBandwidth: 45 MHz
Solver: HarmonicBalance
WaitBar: true
AutoUpdate: true
Analysis Results
OutputFrequency: (GHz) [ 2.1 0.07 0.07]
OutputPower: (dBm) [-18.47 -24.47 5.53]
TransducerGain: (dB) [ 11.53 5.53 35.53]
NF: (dB) [ 1.53 4.7 6.487]
IIP2: (dBm) [ 23.47 44.47 -4.581]
OIP2: (dBm) [ 35 50 30.95]
IIP3: (dBm) [ Inf Inf 19.45]
OIP3: (dBm) [ Inf Inf 54.98]
SNR: (dB) [ 65.91 62.74 60.96]
Отображение rfbudget выше показывает результаты каскада, вычисленного решателем 'HarmonicBalance'. Сравнивая их с результатами 'Friis', векторные свойства, показывающие OutpowerPower и TransducerGain вдоль каскада, хорошо совпадают.
Как и ожидалось, свойства OIP2 и IIP2 имеют непустые значения. Кроме того, изменились свойства выходной точки перехвата третьего порядка (OIP3) и входной точки перехвата третьего порядка (IIP3). Решатель 'Friis' не может захватить нелинейное кровотечение через IP2 свойства каскада, чтобы повлиять на точку точки пересечения третьего порядка. Математически это происходит потому, что каскадирование двух полиномов второго порядка приводит к полиному с членом третьего порядка.
Точно так же результаты NF Harmonic Balance отличаются (и более точны) от результатов Friis, потому что Harmonic Balance правильно захватывает эффекты шумового складывания нелинейностей.
Верификация результатов HB с помощью моделирования огибающей схемы RF Blockset
Можно проверить гармонический баланс NF, IP2 и результаты IP3 путем экспорта бюджета в модель теста RF Blockset с помощью следующей команды:
exportTestbench(b)
Чтобы проверить NF, дважды щелкните по Модулю RF Measurement, чтобы открыть маску, затем выберите NF из раскрывающегося списка Measured quantity. Затем запустите модель. Это проверяет расчет NF гармонического баланса.
Чтобы проверить IP2, дважды щелкните по Модулю RF Measurement, чтобы открыть его маску, затем выберите IP2 из раскрывающегося списка Measured quantity.
Также снимите флажок Simulate noise. Затем запустите модель.
Чтобы проверить IP3, выберите IP3 из раскрывающегося списка Измеренная величина и запустите модель снова.
Проверка результатов HB с гармоническим балансом RF Blockset
Вместо использования больших машин огибающей схемы и RF Testbench, можно создать более простую модель, которая вычисляет IP2 и IP3 с помощью двух тонов и гармонического баланса. Откройте модель oipHB.slx находится в папке MATLAB/Examples. Симулируйте модель.
