Нелинейность и шум в идеализированном основополосном блоке микшера

Используйте блок Idealized Baseband Mixer, чтобы симулировать нелинейность и шум в вашей разработке системы RF. Блок использует модель кубического полинома, чтобы симулировать нелинейность. Можно построить характеристики степени, Выпячивание (dBm) по сравнению с Контактом (dBm) использующий кнопку характеристик степени Графика. Для получения дополнительной информации смотрите Характеристики Степени Графика.

Блок Mixer поддерживает и фазу и системный шум. Зависимый шум фазы LO частоты по сравнению со смещением частоты моделируется в этом блоке. Этот блок позволяет вам строить ответ величины шума фазы (ДБн/Гц по сравнению с Частотой) использование кнопки характеристик фазы Plot. Для получения дополнительной информации смотрите Шум Фазы в Характеристиках Шума Фазы Блока и Графика Микшера.

Шумовая температура (K), Шумовая фигура (дБ) и Шумовые факторные параметры позволяет вам устанавливать сумму системного шума, добавленного к входному сигналу. Для получения дополнительной информации смотрите Микшер (Система) Симуляции Шума.

Нелинейность в идеализированном основополосном блоке микшера

Блок Mixer использует кубические полиномы третьего порядка, чтобы симулировать нелинейность. Модель использует усиление линейной мощности, чтобы определить линейный коэффициент полинома третьего порядка и IP3, P1dB или Psat, чтобы определить коэффициент третьего порядка полинома. Общая форма кубической нелинейности моделирует характеристики AM как

$F_{AM/AM} {(|u|)=c}_{1} × | u | + \frac{3}{4} c_{3} {× | u |}^{3}$

_FAM/AM(|u|) величина выходного сигнала, |u| является величиной входного сигнала, _c1 является коэффициентом линейного термина усиления, и _c3 является коэффициентом кубического термина усиления. Уравнения для IIP3, OIP3, IP1dB, OP1dB, IPsat и OPsat взяты от [1]. Коэффициент _c3 определяется можно следующим образом.

Тип нелинейности	Уравнения
Введите точку пересечения третьего порядка, IIP3 (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{3 \times 10^{[(I I P 3 - 30) / 10]}}$ IIP3 дан в dBm.
Выведите точку пересечения третьего порядка, OIP3 (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}^{3}}{3 \times 10^{[(O I P 3 - 30) / 10]}}$ OIP3 дан в dBm.
Введите 1 степень сжатия усиления дБ, IP1dB (dBm)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(I P 1 d B - 30) / 10]}}$ IP1dB дан в dBm.
Выведите 1 степень сжатия усиления дБ, OP1dB (dBm)	$c_{3} = - \frac{2 c_{1}^{3} (10^{\frac{19}{20}} - 10)}{15 \times 10^{[(O P 1 d B - 30 - L G d B + 1) / 10]}}$ OP1dB дан в dBm, и LGdB является линейным усилением в дБ.
Степень входной насыщенности, IPsat (dBm)	$c_{3} = - \frac{4 c_{1}}{9 \times 10^{[(I P s a t - 30) / 10]}}$ IPsat дан в dBm.
Выведите степень насыщения, OPsat (dBm)	$c_{3} = - \frac{16 c_{1}^{3}}{81 \times 10^{[(O P s a t - 30) / 10]}}$ OPsat дан в dBm.

Постройте характеристики степени

Визуализируйте характеристики степени своей разработки системы при помощи блока Mixer, чтобы построить Выпячивание по сравнению с кривыми Контакта. Например, постройте характеристики степени для системы с усилением преобразования 10 дБ и нелинейностью IIP3. На вкладке Main, набор Conversion gain (dB) к 10. На вкладке Impairments, набор Type of non-linearity к IIP3 и набору IIP3 (dBm) к 33. Нажмите характеристики степени Plot на вкладке Impairments.

Cubic polynomial power characteristics plot

При графическом выводе характеристик степени в этом примере, установленном все другие параметры на вкладке Impairments к значениям по умолчанию.

Шум фазы в блоке микшера

Зависимый шум фазы LO частоты по сравнению со смещением частоты моделируется в этом блоке с помощью MATLAB^® цифровой filter функционируйте, где вход белого шума сгенерирован от генератора случайных чисел MATLAB randn с заданным обманщиком генератора. Числитель и знаменатель filter коэффициенты выведены с помощью двух методов, чтобы смоделировать шум фазы. Можно установить шум фазы LO и смещение частоты с помощью уровня шума Фазы (дБн/Гц) и смещение Частоты (Гц) параметры, соответственно.

Метод каждый нанимается для скалярного уровня шума Фазы (дБн/Гц) параметр и имеет начальный -10 dBm изменяются на уровне шума фазы в десятилетие частоты для частот, больше, чем заданное смещение Частоты (Гц) [2]. Используя этот метод, создается БИХ-цифровой фильтр. Это вызвано тем, что рациональная передаточная функция задана с постоянным коэффициентом числителя и коэффициентами знаменателя N. Количество коэффициентов знаменателя, N, пропорционально частоте дискретизации блока / смещение Частоты.

Метод два используется для векторного уровня шума Фазы (дБн/Гц) значения параметров. Для моделирования целей, когда частота меньше самого маленького заданного смещения Частоты (Гц) значение параметров, экстраполируемые значения шума фазы имеют 1/f³ зависимость. Если частота больше самого большого смещения Частоты (Гц) значение параметров, экстраполируемые значения шума фазы установлены равные итоговому уровню шума Фазы (дБн/Гц) значение вектора. Используя этот метод, создается КИХ-цифровой фильтр. КИХ-цифровой фильтр создается, потому что рациональная передаточная функция задана с постоянным коэффициентом знаменателя и коэффициентами числителя N. Количество коэффициентов числителя, N, пропорционально, чтобы блокировать частоту дискретизации / смещение Частоты. Чтобы уменьшать спектральную утечку при симуляции, дополнительный шаг выполняется с помощью фильтра Хеннинга при получении коэффициентов фильтра.

Когда параметр шума фазы LO, Автоматическое разрешение частоты, включен, частота дискретизации блока и разрешение частоты выведены из смещения Частоты (Гц) параметр, и они используются, чтобы определить необходимое количество коэффициентов фильтра. Количество коэффициентов фильтра может быть определено с помощью уравнения

$\begin{array}{l} N = \frac{1}{δ_{f} {×δ}_{t}} = \frac{Пропускная способность}{δ_{f}} \\ где, \\ δ_{f} разрешение частоты \\ δ_{t} шаг расчета блока \end{array}$

Разрешение частоты выбрано, чтобы гарантировать, что минимум двух точек моделирования существует между любыми двумя заданными точками уровня шума фазы в проекте. Этот выбор для моделирования точек часто приводит ко многим коэффициентам фильтра с неблагоприятным воздействием на скорости симуляции. Модель автоматически ограничивает количество коэффициентов фильтра в области значений [2^5,2^16].

Чтобы улучшить скорость симуляции, или увеличьте минимальное расстояние между смещением Частоты (Гц) значения параметров или отключите Автоматическое разрешение частоты и задайте Количество выборок сигнала.

Постройте характеристики шума фазы

Постройте ответ величины шума фазы путем нажатия кнопки характеристик фазы Plot. График отображает спецификацию шума фазы, спецификацию проекта и ответ фильтра последней симуляции.

Если симуляция не была выполнена, частота дискретизации оценивается от смещения Частоты (Гц) параметр. Для графика, показанного в таблице, количеством интервалов частоты является 4096. Количество интервалов может быть вычислено с помощью этого уравнения

$Number of Frequency Bins = \frac{Частота дискретизации (Гц)}{Разрешение (Гц)}$

Например, постройте характеристики шума фазы блока Mixer. На вкладке Noise Tab, установленной следующие параметры и, нажимают кнопку характеристик фазы Plot.

Include phase noise: On
Phase noise level (dBc/Hz): -150
Frequency offset (Hz): 1024
Automatic frequency resolution: On
Seed source: Auto

Phase noise magnitude response

Микшер (система) симуляции шума

Задайте сумму системного шума, добавленного к входному сигналу путем установки типа шума Микшера. Установите одно из следующего:

Noise temperature — Задайте шум в кельвине. Шум, добавленный к системе, пропорционален квадратному корню из Noise temperature. Noise temperature вычисляется с помощью этого уравнения
${Noise temperature = 290×(10}^{^{(Noisefigure/10)}} -1)$
Noise factor — Задайте шум при помощи уравнения:
$Noise factor = 1 + \frac{Шумовая температура}{290}$
Noise figure — Задайте шум в децибелах относительно шумовой температуры 290 кельвинов. В терминах шумового фактора,
$Noise figure = 10×log(Noise factor)$

Ссылки

[1] Kundert, Кен. Точное и быстрое измерение _IP2 и _IP3. Сообщество руководства разработчика, 22 мая 2002.

[2] Kasdin, Нью-Джерси Дискретная Симуляция Цветных Шумовых и Стохастических процессов и 1/f/Sup α/Генерация Шума Закона о Степени. Продолжения IEEE 83, № 5 (май 1995): 802–27. https://doi.org/10.1109/5.381848.

Смотрите также

Amplifier | Mixer

Документация