RF 受信機のトップダウン設計

ライブ スクリプトを開く

この例では、トップダウンの方法論を使用して ZigBee のようなアプリケーションの RF 受信機を設計する方法を説明します。

この例では、以下を行います。

  • まず、概要レベルの要件を規定し、それに基づいてシステムレベルまたは設計に関する仕様を決定します。次に、RF Budget Analyzer (RF Toolbox)アプリを使用して、ゲイン、非線形性、およびノイズのバジェットを RF 受信機の各コンポーネントに割り当てます。

  • 理想的なリファレンス設計のビット エラー レート (BER) を確認してから、劣化要因を追加してそれが全体的な性能に与える影響を評価します。

  • 劣化要因がない設計のビット エラー レート (BER) を確認してから、劣化モデル追加後の BER 性能を解析します。

  • RF Budget Analyzer アプリを使用して、ノイズおよび非線形性のバジェットに影響する要素をランク付けします。

  • アンテナとフェーズ シフターを受信機設計に統合します。

設計仕様

この例の RF 受信機では、以下の設計仕様を使用します。

  • データ転送速度 = 250 kbps

  • ハーフ サイン パルス整形を使用した OQPSK 変調 (ZigBee® の物理レイヤーに関する IEEE® 802.15.4 規格の規定に準拠)

  • 直接シーケンス スペクトル拡散、チップ レート = 2 Mchip/s

  • 感度仕様 = -100 dBm

  • BER 仕様 = 1e-4

  • 飽和電力 0 dBm の 10 ビット アナログ デジタル コンバーター (ADC)

規格に完全に準拠した ZigBee 波形を作成するために、Communications Toolbox™ を使用します。

設計ワークフロー

トップダウンの方法論を使用して RF 受信機を設計するワークフローは、次の 4 つの手順で構成されます。

main_img.png

手順 1: ベースバンド送信機およびベースバンド受信機の開発

この手順では、次の作業を行います。

  • 波形生成用に、ZigBee のようなベースバンド送信機をモデル化します。

  • BER 測定用に、ZigBee のようなベースバンド受信機機モデルをモデル化します。

  • リンクレベルの理想的な受信機モデルを使用して、1e-4 のターゲット BER を実現するのに役立つ SNR を決定します。

詳細については、Develop ZigBee-Like Baseband Transmitter and Receiver (RF Blockset)の例を参照してください。

手順 2: RF 受信機の仕様の決定

この手順では、次の作業を行います。

  • 手順 1 で決定した ADC の仕様と SNR を使用して、RF 受信機のノイズ指数 (NF) とゲイン (G) を決定します。

  • シミュレーションを高速化するため、BER を確認して対応するチップ エラー レート (ChER) を測定します。

詳細については、Determine RF Receiver Specifications (RF Blockset)の例を参照してください。

手順 3: RF 受信機モデルの調整と RF 劣化要因のシミュレーション

この手順では、次の作業を行います。

  • RF 受信機のアーキテクチャを調整し、RF バジェットの解析に基づいて RF 受信機の各コンポーネントの仕様を決定します。

  • 直接変換アーキテクチャを使用して、RF 受信機の回路エンベロープ モデルを作成します。

  • 回路エンベロープ モデルを使用して、位相ノイズ、非線形性、インピーダンスの不一致、および局部発振器 (LO) の隔離限界などの RF 劣化要因をシミュレートします。

詳細については、Refine RF Receiver Model and Simulate RF Impairments (RF Blockset)の例を参照してください。

手順 4: 大電力帯域外干渉信号のシミュレーション

この手順では、次の作業を行います。

  • 大電力帯域外干渉信号を追加し、マルチキャリアのシミュレーションを実行します。

  • DC オフセット キャンセル アルゴリズムの仕様を決定します。

詳細については、Simulate High-Power Out-of-Band Interfering Signal (RF Blockset)の例を参照してください。

手順 5: RF 受信機へのアンテナの統合

この手順では、次の作業を行います。

  • シンプルなダイポール アンテナを RF 受信機のシステムレベル モデルに統合し、偏波の不一致の影響を理解します。

  • 双偏波アンテナを設計し、EM 解析を使用してそのパフォーマンスを解析し、RF 受信機のシステムレベル モデルに統合します。

  • ウィルキンソン合成器を設計し、それを双偏波アンテナとともにシステムレベル モデルに統合します。

詳細については、Integrate Antenna Into RF Receiver (RF Blockset)の例を参照してください。

手順 6: RF 受信機へのフェーズ シフターの統合

この手順では、次の作業を行います。

  • 分散 PCB 要素を使用してフェーズ シフターを作成し、それをウィルキンソン分配器と一緒に PCB 上で組み合わせます。

  • EM 解析を実行してフェーズ シフターの S パラメーターを判定し、それを RF 受信機のシステムレベル モデルに統合します。

詳細については、Integrate Phase Shifter Into RF Receiver (RF Blockset)の例を参照してください。

参考

トピック