Main Content

RF ノイズのモデル化

この例では、RF Blockset™ Circuit Envelope ライブラリを使用して、ノイズをシミュレーションしノイズ パワーを計算します。結果は、理論的な計算値と Communications Toolbox™ 参照モデルと比較されます。

システム アーキテクチャ

モデルは、コールバック関数 PreloadFcn を使用してブロック パラメーターの変数を定義します。モデル コールバックにアクセスするには、[モデル化][モデル設定][モデル プロパティ] を選択し、[モデル プロパティ] ウィンドウの [コールバック] タブを選択します。

白色で示す RF システムは、以下のブロックで構成されます。

  • Configuration ブロック - このブロックは、RF Blockset システムのグローバルなシミュレーション パラメーターを設定します。[Simulate Noise] を選択すると、シミュレーションにノイズが付加されます。

  • External Noise ブロック - このブロックはパワー スペクトル密度 $4kT_sR$ を入力で付加します。この方程式で、$k$ はボルツマン定数、$T_s$ はソースの温度、$R$ はノイズ基準インピーダンスです。この例では、計算されたノイズ レベル -174 dBm/Hz を使用します。External Noise ブロックは明示的な信号ソースを提供します。

  • Amplifier ブロック - このブロックは電力ゲインとノイズ指数を指定します。

  • Voltage Sensor ブロック - これは [Source type] パラメーターを [Ideal Voltage] に設定した Outport ブロックです。

  • 抵抗器ブロック - これらのブロックはソースの抵抗と負荷抵抗を指定します。

緑色で示す Communications Toolbox 参照システムは、以下のブロックで構成されます。

  • Constant Power ブロック - このブロックは、定数入力信号ソースを提供します。

  • ゲイン ブロック - これらのブロックはフロント エンド ゲイン、増幅器ゲイン、および負荷の効果をモデル化します。

  • 受信機熱ノイズ ブロック - これらのブロックは外部ノイズ フロアと基準増幅器ノイズをそれぞれモデル化します。

Calculate Power ブロックは、実際の負荷抵抗 R_load の RMS ノイズ パワーを計算します。

例の実行

  1. [モデルを開く] ボタンを使用して、モデルを開いて実行します。

Noise Power Display ブロックは、RF Blockset と Communications Toolbox のノイズ モデルが等しいことを確証します。

RF システムのノイズの計算

RF Blockset Circuit Envelope 環境でノイズを有効にするには:

  • Configuration ブロック ダイアログで [Simulate noise] を選択します。

  • [Temperature] を指定します。RF Blockset はこの値を使用して、増幅器内の同等のノイズ温度を計算します。

  • システムの増幅器または混合器の Noise figure (dB) パラメーターを指定します。

例では、指定された 4 dB の LNA ゲインと 3 dB のノイズ指数に対して、次の式を使用して出力ノイズを計算します。

$$G_1 = 2.5119 \mbox{ (4 dB)}$$

$$F_1 = 1.9953 \mbox{ (3 dB)}$$

次の方程式はノイズ係数を等価なノイズ温度に変換します。$T$ は RF Blockset Configuration ブロックの [Temperature] パラメーターです。

$$T_e = (F_1 - 1)*T = 288.63$$

最終方程式では、出力ノイズ パワーを計算します。$T_s$ は SimRF™ External Noise ブロックと Communications Toolbox External Noise Floor ブロックの温度です。

$$N_{out,sys} = 10\log_{10}{\left(k(T_s + T_e)G_1\right)} + 30 = -166.97
\mbox{ dBm/Hz}$$

使用できるノイズ パワーは、ソースの抵抗に等しいノイズのない抵抗負荷が入力されるときに抵抗ソースが提供できるパワーです。緑色の External Noise Floor ブロックは、50 オームを基準として使用できるパワーを生成します。

Front End Gain ブロックは、ソースの抵抗と増幅器の入力インピーダンスによる電圧デバイダーをモデル化します。

緑色の Reference Amplifier Noise および Amplifier Gain ブロックは、増幅器と増幅器ゲインによって追加されるノイズをそれぞれモデル化します。

緑色の Amplifier Gain ブロックの出力は、RF Blockset の R_load ブロック全体の電圧と等しくなります。