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.
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.
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).
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.
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.
