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Low IF 受信機システムのアーキテクチャ設計

この例では、RF Blockset™ Circuit Envelope ライブラリを使用して、次の RF 劣化要因で Low IF アーキテクチャのパフォーマンスをシミュレーションする方法を示します。

  • コンポーネント ノイズ

  • ブロッカー信号からの干渉

  • LO 位相ノイズ

  • アナログ デジタル コンバーター (ADC) ダイナミック レンジ

  • コンポーネントの不一致

モデルの RF 部分内の設計変数には、ゲイン、ノイズ指数、IP3、入力/出力インピーダンス、LO 位相オフセット、および LO 位相ノイズの明示的な指定が含まれます。RF Blockset サブシステムに入る波形の搬送波周波数は、Inport ブロック内で指定されます。RF インターフェイスの送信機側の設計変数には、搬送波周波数、変調スキーム、信号強度、およびブロッカー電力レベルが含まれます。ベースバンド設計変数は、ビット数および ADC のフル スケール範囲です。

システム アーキテクチャ

このモデルでは、ISM 帯域受信機の設計とシミュレーションを例示します。主要なサブシステムには、デジタル送信機、RF 受信機、ADC、ノイズを含む LO モデリング用の位相ノイズ ブロック、およびデジタル受信機が含まれます。残りのブロックは解析用に使用されます。

デジタル送信機は、3 つの FSK 変調波形と高電力トーンで構成されます。3 つの FSK 波形発生器は、FSK 側波帯が予想される熱ノイズ レベルを下回るように抑制する帯域制限フィルターを使用します。2450 MHz におけるターゲット波形には、約 -70 dBm の 1 Ω を基準とした通過帯域電力レベルがあります。同様に定義されたイメージおよび相互変調歪み (IMD) ブロッカー波形には、それぞれ約 -40 dBm および -33 dBm の通過帯域電力があります。IMD ブロッカーと結合してインバンド IM3 積を生成する IMD トーンには、-33 dBm の通過帯域電力があります。ベースバンド処理が複雑なエンベロープ波形を定義するので、通過帯域電力の計算には、設計で示したように 1/sqrt(2) ゲインの挿入が必要です。2 MHz の IF は、表示に 2 MHz オフセットが指定される、復調器の入力信号スペクトルを検査することによって推測できます。

Low IF 受信機は、受信帯域 SAW フィルター、周波数変換段階、イメージ除去段階、および 2 つのゲイン段階で構成されます。抵抗器は、入力および出力インピーダンスをモデル化するために使用されます。各非線形ブロックには、ノイズ指数仕様があります。低ノイズ増幅器 (LNA)、IF 増幅器およびミキサーの電力非直線性は、IP3 によって指定されます。イメージ除去は Hartley 設計で達成され、シングル LO および位相シフト ブロックはそれぞれ I および Q 分岐と混合するための余弦および正弦項を提供します。summation ブロックは、I 分岐と位相シフトした Q 分岐上の信号を再結合します。イメージ除去の品質は、Phase Shift ブロック内の望ましくない位相オフセットを設定することにより直接コントロールできます。RF、イメージ、IMD 信号および IMD トーン波形/スペクトルを取得するには、Configuration ブロック内の Fundamental tones を 2450 MHz、1 MHz になるように、Harmonic Order は最初のトーンに 1 を、2 番目のトーンに 8 を選択します。RF Blockset 環境で熱ノイズ フロアをモデル化するには、Configuration ブロックのシステム パラメーター セクション内の Temperature をノイズ温度 290.0 K に設定します。

ADC は 12 ビットの量子化器を使用してモデル化されます。量子化器では、ADC のフルスケールのダイナミック レンジを考慮し、その量子化ノイズ フロアを適切にモデル化します。

デジタル受信機は、ビット エラー レート計算のために波形を復調します。この非コヒーレントな FSK 受信機は、各 FSK パルスが 1 つだけのシンボルに対して統合されるような完全タイミング同期を前提とします。

例の実行

例を実行すると、1% 未満の符号化されていない BER 仕様に適合する設計をシミュレーションします。受信機および ADC の信号および成分の仕様に対する変更は、受信機のパフォーマンスに直接影響します。手動切り替えにより以下が可能です。

  1. IMD ブロッカー トーンの電力レベルの選択 (-33 dBm または -45 dBm)

  2. 理想的またはノイズを含む音 LO の選択

他の可能な設計変更には、次のようなものがあります。

  • Hartley 設計のイメージ除去比 (IRR)。現在の設計 (dPhi=0.01 度) の IRR は -40 dB です。IRR の計算の詳細については、受信機のイメージ除去比の測定の例 (Measuring Image Rejection Ratio in Receivers (RF Blockset)) を参照してください。

  • 変調方式

  • ベースバンド フィルター処理オプション

  • 信号強度レベル

  • 信号搬送波周波数

  • ノイズ指数

  • 非線形ゲイン パラメーター

  • 段階間マッチング

  • ADC ビット長とフル スケール範囲

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