Большинство радиочастотных приемников в современных коммуникациях или радиолокационных системах подают сигналы на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Из-за их конечного разрешения АЦП вносят ошибку квантования в систему. Разрешение АЦП определяется количеством бит и полномасштабной (FS) области значений АЦП.
Предыдущий рисунок иллюстрирует RF сигнал, который попадает в динамическую область значений (DR) АЦП. Входной сигнал и шум в несущей fRF имеют высокое отношение сигнал/шум (ОСШ). Принятый сигнал на fIF имеет уменьшенный ОСШ из-за рисунка шума системы. Однако, если ошибка квантования близка или выше шума приемника, производительность системы ухудшается.
Чтобы убедиться, что АЦП вносит в сигнал не более 0,1 дБ шума на fIF, уровень шума квантования должен быть на 16 дБ ниже, чем шум приемника. Это условие может быть удовлетворено:
Уменьшение полномасштабной (FS) области значений или увеличение разрешения АЦП, что снижает уровень шума квантования.
Увеличение усиления RF-приемника, которое повышает уровень шума приемника.
Модель ex_simrf_adc моделирует приемник low-IF с АЦП. Эта модель основана на модели ex_simrf_snr описывается в разделе Создание модели приемника Low-IF. На выходе системы RF подсистема АЦП моделирует АЦП с областью значений FS sqrt(100e-3) V и разрешение 16 биты.
Чтобы открыть эту модель, в MATLAB® в командной строке введите:
addpath(fullfile(docroot,'toolbox','simrf','examples')) ex_simrf_adc
Степень сигнала напряжения в полномасштабной области значений АЦП
Чтобы максимизировать эффективность, модель использует те же настройки симуляции, что и ex_simrf_snr. Чтобы запустить эту модель:
Откройте модель, щелкнув ссылку или введя имя модели в приглашении Командного окна.
Нажмите Run.
Модель использует подсистемы с MATLAB Coder™ реализации быстрого преобразования Фурье (FFT), чтобы сгенерировать две графики. БПФ использует 64 интервала, поэтому для частоты дискретизации 64 Гц, полоса пропускания каждого интервала составляет 1 Гц. Впоследствии уровни степени, показанные в рисунки, также представляют степени спектральную плотность (PSD) сигналов в дБм/Гц.
График Input Display показывает спектр степени двухтонального сигнала и шум на входе системы приемника-АЦП.
Измеренная степень каждого тонального сигнала -142 дБм соответствует ожидаемому уровню степени .1-μV сигнала. Уровень степени шума соответствует уровню шума -174 дБм/Гц.
График Выхода Отображения показов степени спектра сигнала выхода.
Ошибка квантования превышает шум приемника.
Если установлено программное обеспечение DSP System Toolbox™, можно заменить подсистемы MATLAB Coder на Spectrum Analyzer (DSP System Toolbox) блок.
Чтобы вычислить уровень шума квантования (QNF) АЦП, вычитайте динамическую область значений из полномасштабной степени, которая составляет 0 дБм. Чтобы вычислить динамическую область значений PSD для АЦП, используйте уравнение:
где
Nbits - это разрешение. АЦП в этом примере использует 16 биты.
Β f является пропускной способностью БПФ, которая равна 64 в этом примере. Избыточная дискретизация в АЦП приводит к снижению шума квантования.
Значение 1.76 является коэффициентом коррекции для чистого синусоидального входа.
Поэтому значение уровня шума квантования составляет -116 дБм/Гц, в соответствии с измеренными выходными уровнями.
Увеличение усиления в смесителе повышает шум приемника, не увеличивая рисунок шума. Вычислите коэффициент усиления миксера, требуемый для достижения 16-dB запаса между полом шума квантования и шумом приемника:
Чтобы симулировать приемник, который очищает пол шума квантования:
Установите параметр Available power gain смесителя равным 23.9.
Нажмите Run.
Рисунок показывает, что шум приемника на 16 дБ выше уровня шума квантования.
