Спроектируйте приемник с ADC
Большинство приемников RF в современных коммуникациях или радиолокационных систем кормят сигналами аналого-цифровой конвертер (ADC). Из-за их конечного разрешения, ADCs вводят ошибку квантования в систему. Разрешение ADC определяется количеством битов и полномасштабной (FS) областью значений ADC.
Предыдущая фигура иллюстрирует сигнал RF, который находится в пределах динамического диапазона (DR) ADC. Входной сигнал и шум в несущей fRF имеют высокое отношение сигнал-шум (SNR). Полученный сигнал в fIF уменьшал ОСШ из-за системной фигуры шума. Однако, если ошибка квантования рядом или выше шума приемника, производительность системы ухудшается.
Чтобы гарантировать, что ADC вносит не больше, чем 0,1 дБ шума к сигналу в fIF, уровень шума квантования должен быть на 16 дБ ниже, чем шум приемника. Этим условием можно соблюдать:
Сокращение полномасштабной (FS) области значений или увеличение разрешения ADC, который понижает уровень шума квантования.
Увеличение усиления приемника RF, который повышает уровень шума приемника.
Преодолейте ошибку квантования ADC
Модель ex_simrf_adc симулирует низкий приемник-IF с ADC. Эта модель основана на модели ex_simrf_snr описанный в разделе Create a Low Модель Приемника-IF. При выходе системы RF подсистема ADC моделирует ADC с областью значений FS sqrt(100e-3) V и разрешение 16 битов.
Открыть эту модель, в MATLAB® командная строка, введите:
addpath(fullfile(docroot,'toolbox','simrf','examples')) ex_simrf_adc
Степень сигнала напряжения в полномасштабной области значений ADC
Чтобы максимизировать эффективность, модель использует те же настройки симуляции в качестве ex_simrf_snr. Запускать эту модель:
Откройте модель путем щелчка по ссылке или путем введения имени модели в подсказке Командного окна.
Нажмите Run.
Просмотрите симуляцию Выход
Модель использует подсистемы с реализацией MATLAB Coder™ быстрого преобразования Фурье (FFT), чтобы сгенерировать два графика. БПФ использует 64 интервала, таким образом, для частоты дискретизации 64 Гц, полоса пропускания каждого интервала составляет 1 Гц. Впоследствии, уровни мощности, показанные на рисунках также, представляют спектральную плотность мощности (PSD) сигналов в dBm/Hz.
Входной график Отображения показывает спектр мощности двухцветного сигнала и шума во входе системы ADC приемника.
Измеренная степень каждого тона -142 dBm сопоставима с ожидаемым уровнем мощности сигнала.1-μV. Уровень мощности шума сопоставим с уровнем шума-174 dBm/Hz.
Выходной график Отображения показывает спектр мощности выходного сигнала.
Ошибка квантования превышает шум приемника.
Если вам установили программное обеспечение DSP System Toolbox™, можно заменить подсистемы MATLAB Coder на блок Spectrum Analyzer (DSP System Toolbox).
Измерение уровня шума квантования
Чтобы вычислить уровень шума квантования (QNF) ADC, вычтите динамический диапазон из полномасштабной степени, которая является 0 dBm. Чтобы вычислить динамический диапазон PSD для ADC, используйте уравнение:
где
Nbits является разрешением. ADC в этом примере использует 16 битов.
Δf является полосой пропускания БПФ, который является 64 в этом примере. Сверхдискретизация в ADC дает к более низкому шуму квантования.
Значение 1.76 является поправочным коэффициентом для чистого синусоидального входа.
Поэтому уровень шума квантования является -116 dBm/Hz, в согласии с измеренными уровнями на выходе.
Улучшание производительности ADC приемника
Увеличение усиления в микшере повышает шум приемника, не увеличивая шумовую фигуру. Вычислите усиление микшера, требуемое достигнуть поля на 16 дБ между уровнем шума квантования и шумом приемника:
Чтобы симулировать приемник, который очищает уровень шума квантования:
Установите параметр Available power gain микшера к
23.9.Нажмите Run.
Рисунок показывает, что шум приемника на 16 дБ выше уровня шума квантования.