Фоновое знание (шпоры микшера)

При преобразовании от RF до IF (приемник) или от IF до RF (передатчик), используется микшер. К сожалению, микшеры нелинейны, и их выходные параметры содержат энергию на нежелательных частотах (мы вызываем эти нежелательные выходные параметры "шпоры"). OpenIF инструмент помогает вам выбрать IF, который старается не иметь их побочный микшер, выходные параметры вмешиваются в микшер выход. Выход микшера характеризуется следующим уравнением:

где:

Только одна из этих выходных частот является желаемым тоном. Например, в микшере понижающего преобразования (i.e. $$F_{in}=F_{RF}$$) с LO низкой стороны (i.e. $$F_{RF}>F_{LO}$$), случай $$N=1$$, $$M=-1$$ представляет желаемый выходной тон. Это:

Все другие комбинации $$N$$ и $$M$$ представляйте побочные продукты интермодуляции. Чтобы охарактеризовать эти продукты интермодуляции, Таблица Интермодуляции (IMT) используется.

Фоновое знание (таблицы интермодуляции)

IMT предоставляет информацию о количестве энергии, сгенерированном на каждой частоте продукта интермодуляции. Поскольку точный микшер поощряет результаты анализа, IMT должен быть создан из симулированных или результатов измерений в желаемом входном сигнале и локальной частоте генератора и условиях степени. Экстраполяция к другим условиям приведет к погрешностям.

Вот IMT downconverting микшера с низким LO стороны, измеренным в $$F_{in}=F_{RF}=2.1$$ GHz, $$P_{in}=P_{RF}=-10$$ dBm, $$F_{LO}=1.7$$ GHz, и $$P_{LO}=7$$ dBm.

     ! Element (N,M) gives power of |N*Fin+M*Flo| in dBc
     ! Top indices give M =
     ! Left-hand indices give N =
      %0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15
 0%   99 26 35 39 50 41 53 49 51 42 62 51 60 47 77 50
 1%   24 0  35 13 40 24 45 28 49 33 53 42 60 47 63
 2%   73 73 74 70 71 64 69 64 69 62 74 62 72 60
 3%   67 64 69 50 77 47 74 44 74 47 75 44 70
 4%   86 90 86 88 88 85 86 85 90 85 85 85
 5%   90 80 90 71 90 68 90 65 88 65 85
 6%   90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
 7%   90 90 90 90 90 87 90 90 90
 8%   99 95 99 95 99 95 99 95
 9%   90 95 90 90 90 99 90
10%   99 99 99 99 99 99
11%   90 99 90 95 90
12%   99 99 99 99
13%   90 99 90
14%   99 99
15%   99

Заметьте, что это - соглашение в промышленном стандарте IMTs, чтобы принять симметрию, а именно:

и программное обеспечение RF Toolbox™ следует этому соглашению.

Если измерение показывает, что на самом деле микшер асимметричен, i.e.:

нет никакого способа вместить эту информацию в промышленном стандарте IMT. В этой ситуации наиболее распространенное соглашение состоит в том, чтобы создать аппроксимированную модель путем размещения значения:

в положении $$N,M$$.

Таким образом промышленный стандарт IMTs в общем и RF Toolbox в частности переоценит степень одной шпоры в каждой паре асимметричных шпор.

В IMT, 0 всегда появляется в таблице в положении $$N=1$$, $$M=1$$, который представляет и желаемый сигнал и его симметричную пару изображений. Все другие записи заданы в дБн ниже степени микшера выход на желаемой частоте. (В маловероятном случае шпоры, являющейся выше степени желаемого, это появится как отрицательное число, величина которого является цилиндрической степенью в дБн выше желаемого.)

Например, в IMT выше, в строке $$N=1$$, столбец $$M=3$$, значением IMT является 13. RF Toolbox поместит пару симметричных продуктов IM в:

каждый с уровнем мощности-13 дБн. Неограниченная власть шпоры в dBm вычисляется путем вычитания значения дБн IMT из выходной мощности (также в dBm) желаемого тона.

Условно, специальное значение 99 означает, что тон в том индексе незначителен.

Для получения дополнительной информации о таблицах интермодуляции см. [1].

Конструктивные требования

Найдите IF без шпор для приемника. Приемник должен смочь к downconvert от трех отдельных полос RF к тому же самому (совместно использованному) IF. Чтобы найти IF сосредотачивают частоту, которая без шпор для всех трех полос RF, ваши требования должны задать Частоту Центра RF, Полосу пропускания RF и Полосу пропускания IF, которая идет с тем конкретным RF:

% RF band 1
RFCF1 = 2400e6; % 2.4 GHz
RFBW1 = 200e6;  % 200 MHz
IFBW1 = 20e6;   %  20 MHz

% RF band 2
RFCF2 = 3700e6; % 3.7 GHz
RFBW2 = 250e6;  % 250 MHz
IFBW2 = 20e6;   %  20 MHz

% RF band 3
RFCF3 = 5400e6; % 5.4 GHz
RFBW3 = 250e6;  % 250 MHz
IFBW3 = 50e6;   %  50 MHz

Затем у нас должен быть IMT, измеренный для каждой полосы RF. Примите, что вы протестировали и измерили микшеры, которые вы планируете использовать следующими результатами:

IMT1 = [99  0 21 17 26;
        11  0 29 29 63;
        60 48 70 86 41;
        90 89 74 68 87;
        99 99 95 99 99];
    
IMT2 = [99  1  9 12 15;
        20  0 26 31 48;
        55 70 51 70 53;
        85 90 60 70 94;
        96 95 94 93 92];
    
IMT3 = [99  2 11 15 16;
        27  0 16 41 55;
        25 61 66 65 47;
        92 83 66 77 88;
        97 94 91 92 99];

Найдите частоты без Шпор с помощью объекта OpenIF

Создайте объект с помощью OpenIF функция. Укажите, что вы проектируете приемник путем установки свойства 'IFLocation' на 'MixerOutput'.

h = OpenIF('IFLocation', 'MixerOutput');

Используйте addMixer метод, чтобы ввести информацию для каждой полосы RF. Здесь инжекция низкой стороны принята для каждого микшера, но инжекцию высокой стороны можно было попробовать позже.

addMixer(h,IMT1, RFCF1, RFBW1, 'low', IFBW1);
addMixer(h,IMT2, RFCF2, RFBW2, 'low', IFBW2);
addMixer(h,IMT3, RFCF3, RFBW3, 'low', IFBW3);

Просмотрите результаты дословно с помощью report метод.

report(h);

     Intermediate Frequency (IF) Planner
     IF Location: MixerOutput
     
     -- MIXER 1 --
     RF Center Frequency: 2.4 GHz
     RF Bandwidth: 200 MHz
     IF Bandwidth: 20 MHz
     MixerType: low
     Intermodulation Table:   99   0  21  17  26
                              11   0  29  29  63
                              60  48  70  86  41
                              90  89  74  68  87
                              99  99  95  99  99
                            
     -- MIXER 2 --
     RF Center Frequency: 3.7 GHz
     RF Bandwidth: 250 MHz
     IF Bandwidth: 20 MHz
     MixerType: low
     Intermodulation Table:   99   1   9  12  15
                              20   0  26  31  48
                              55  70  51  70  53
                              85  90  60  70  94
                              96  95  94  93  92
                            
     -- MIXER 3 --
     RF Center Frequency: 5.4 GHz
     RF Bandwidth: 250 MHz
     IF Bandwidth: 50 MHz
     MixerType: low
     Intermodulation Table:   99   2  11  15  16
                              27   0  16  41  55
                              25  61  66  65  47
                              92  83  66  77  88
                              97  94  91  92  99
                            
     There are no spur-free zones.
     The best attainable spur-free zone has a SpurFloor of 87.
     

Просмотрите результаты графически с помощью show метод.

figure;
show(h);

Интерпретация графических результатов

Фигура создается show метод отображает все соответствующие побочные частотные диапазоны как окрашенные горизонтальными прямоугольниками. Если там какие-либо зоны без шпор (не может быть), это будет отображено как вертикальный зеленый прямоугольник.

В этом примере, как мы видим на рисунке, нет никаких зон без шпор. Легенда в верхнем правом угле говорит нам, с каким цветом каждый Микшер сопоставлен. Если мы желаем более подробной информации о побочной области, мы можем нажать на один из прямоугольников:

Если мы хотим найти зону без шпор, мы должны будем настроить некоторые параметры настройки.

Корректировка Свойства Микшера найти Зоны без Шпор

В текущей настройке нет никаких доступных зон без шпор. Мы должны будем настроить некоторые параметры настройки для того, чтобы найти зону без шпор. Значения, размеченные в конструктивных требованиях (Полоса пропускания RF, Частота Центра RF и Полоса пропускания IF), не могут быть изменены. Однако некоторые параметры (такие как изменение низко - или инжекция высокой стороны) являются проектными решениями. Мы видим, если изменение первого микшера к инжекции высокой стороны откроет зону без шпор:

h.Mixers(1).MixingType = 'high';
figure;
show(h);

Корректировка SpurFloor, чтобы найти Зоны без Шпор

Если мы хотим использовать инжекцию низкой стороны во всех микшерах, мы должны найти приемлемые зоны без шпор путем корректировки других параметров. Здесь мы сбрасываем объект OpenIF ко всей инжекции низкой стороны и повторно строим результаты:

h.Mixers(1).MixingType = 'low';
figure;
show(h);

Мы замечаем, что существует раздел приблизительно 500 МГц, где существует открытие полностью вниз примерно к-85 дБн. Мы можем найти что зона путем корректировки SpurFloor свойство:

h.SpurFloor = 85;
show(h);

Ссылки

[1] Дэниел Фэрия, Лоуренс Данливи и Терье Свенсен. "Использование Таблиц Интермодуляции для Симуляций Микшера", Микроволновый Журнал, Издание 45, № 4, декабрь 2002, p. 60.