Предусилитель приемника

Работа предусилителя приемника

phased.ReceiverPreamp объект позволяет вам смоделировать эффекты усиления и компонентно-ориентированного шума на отношении сигнал-шум (SNR) полученных сигналов. phased.ReceiverPreamp работает со сгенерированными модулированными сигналами. Объект не предназначается к системным эффектам модели на этапах промежуточной частоты (IF) или RF.

Конфигурирование предусилителя приемника

phased.ReceiverPreamp объект имеет следующие модифицируемые свойства:

EnableInputPort — Логическое свойство, которое позволяет вам задать, когда приемник работает или прочь. Введите фактическое состояние приемника как вектор к step. Это свойство полезно при моделировании моностатической радиолокационной системы. В моностатическом радаре важно гарантировать, что передатчик и приемник не действуют одновременно. Смотрите phased.Transmitter и Передатчик.
Gain — Получите в дБ (_GdB)
LossFactor — Коэффициент потерь в дБ (_LdB)
NoiseMethod — Задайте шумовой вход как шумовую мощность или шумовую температуру
NoiseFigure — Фигура шума приемника в дБ (_FdB)
ReferenceTemperature — Температура ссылки приемника в кельвине (T)
SampleRate — Частота дискретизации (_fs)
NoisePower — Шумовая мощность задана в Уоттсе (σ²)
NoiseComplexity — Задайте шум как с действительным знаком или с комплексным знаком
EnableInputPort — Добавьте вход, чтобы задать, когда приемник будет активен
PhaseNoiseInputPort — Добавьте вход, чтобы указать, что шум фазы для когерентного на получает приемник
SeedSource — Позволяет вам задать начальное значение генератора случайных чисел
Seed — Начальное значение генератора случайных чисел

Выходной сигнал, y[n], phased.ReceiverPreamp Система object™ равняется входному сигналу, масштабируемому отношением амплитудного усиления приемника к амплитудной потере плюс аддитивный шум

$y [n] = \frac{G}{L} x [n] + \frac{σ}{\sqrt{2}} w [n]$

где x[n] является входным сигналом с комплексным знаком, и w[n] является шумом модульного отклонения шум с комплексным знаком.

Когда входной сигнал с действительным знаком, выходной сигнал, y[n], равняется входному сигналу с действительным знаком, масштабируемому отношением амплитудного усиления приемника к амплитудной потере плюс аддитивный шум с действительным знаком

$y [n] = \frac{G}{L} x [n] + σ w [n]$

Амплитудное усиление, G, и потеря, L, может быть специальным в терминах входных параметров дБ

$\begin{array}{l} G = 10^{G_{d B} / 20} \\ L = 10^{L_{d B} / 20} \end{array}$

соответственно.

Аддитивный шум для приемника моделируется как нулевой средний комплексный вектор белого Гауссова шума с отклонением, σ², равняйтесь шумовой мощности. Действительные и мнимые части шумового вектора у каждого есть отклонение, равное 1/2 шумовая мощность.

Можно установить шумовую мощность непосредственно путем выбора NoiseMethod свойство быть 'Noise power' и затем установка NoisePower свойство к действительному положительному числу. В качестве альтернативы можно установить шумовую мощность с помощью системной температуры путем выбора NoiseMethod свойство быть 'Noise temperature'то

$σ^{2} = k_{B} B T F$

где _kB является константой Больцманна, B является шумовой полосой пропускания, которая равна частоте дискретизации, _fs, T является системной температурой, и F является шумовой фигурой в блоках питания.

Шумовая фигура, F, является безразмерной величиной, которая указывает, сколько приемник отклоняет от идеального приемника в терминах внутреннего шума. Идеальный приемник производит энергию теплового шума, заданную шумовой полосой пропускания и температурой. В терминах блоков питания, шумовая фигура F = 10^F_dB/10. Шумовая фигура 0 дБ указывает, что шумовая мощность приемника равняется шумовой мощности идеального приемника. Поскольку фактический приемник не может показать значение шумовой мощности меньше, чем идеальный приемник, шумовая фигура всегда больше или равна одной. В децибелах шумовая фигура должна быть больше или быть равной нулю.

Смоделировать эффект предусилителя приемника на сигнале, phased.ReceiverPreamp вычисляет эффективную шумовую температуру путем взятия продукта ссылочной температуры, T и шумовой фигуры F в блоках питания. Смотрите systemp для деталей.

Эффекты приемника модели на синусоидальном входе

Скрипт Open Live Script

Задайте phased.ReceiverPreamp Система object™ с усилением 20 дБ, шумовой фигурой 5 дБ и ссылочной температурой 290 кельвинов степеней.

Примечание: Этот пример запускается только в R2016b или позже. Если вы используете более ранний релиз, заменяете каждый вызов функции с эквивалентным step синтаксис. Например, замените myObject(x) с step(myObject,x).

receiver = phased.ReceiverPreamp('Gain',20,...
    'NoiseFigure',5,'ReferenceTemperature',290,...
    'SampleRate',1e6,'SeedSource','Property','Seed',1e3);

Примите вход синусоиды на 100 Гц с амплитудой 1 микровольта. Поскольку Phased Array System Toolbox принимает, что все моделирование сделано в основной полосе, используйте комплексную экпоненту в качестве входа при выполнении Системного объекта.

t = unigrid(0,0.001,0.1,'[)');
x = 1e-6*exp(1i*2*pi*100*t).';
y = receiver(x);

Выход phased.ReceiverPreamp.step метод с комплексным знаком как ожидалось.

Теперь покажите, как тот же выход может быть произведен из мультипликативного амплитудного усиления и аддитивного шума. Сначала примите, что шумовая полоса пропускания равняется частоте дискретизации предусилителя приемника (1 МГц). Затем шумовая мощность равна:

NoiseBandwidth = receiver.SampleRate;
noisepow = physconst('Boltzmann')*...
    systemp(receiver.NoiseFigure,receiver.ReferenceTemperature)*NoiseBandwidth;

Шумовая мощность является отклонением аддитивного белого шума. Чтобы определить правильное амплитудное масштабирование входного сигнала, обратите внимание, что усиление составляет 20 дБ. Поскольку коэффициент потерь в этом случае составляет 0 дБ, масштабный коэффициент для входного сигнала найден путем решения следующего уравнения для мультипликативного усиления G от усиления в дБ, $G_{d B}$ :

$G = 1 0^{(G_{d B} / 20)}$

G = 10^(receiver.Gain/20)

G = 10

Усиление равняется 10. Путем масштабирования входного сигнала на коэффициент десять и добавления комплексного белого Гауссова шума с соответствующим отклонением, вы производите выход, эквивалентный предыдущему вызову phased.ReceiverPreamp.step (используйте тот же seed для генерации случайных чисел).

rng(1e3);
y1 = G*x + sqrt(noisepow/2)*(randn(size(x))+1j*randn(size(x)));

Сравните несколько значений y к y1.

disp(y1(1:10) - y(1:10))

Документация