Проект приемника с АЦП
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.
Преодоление ошибки квантования АЦП
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.
Просмотр выходов симуляции
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.
Измерение уровня шума квантования
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.
Улучшение эффективности приемника-АЦП
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.