RF Blockset

RF システムの設計とシミュレーション

 

RF Blockset™ には、RF 通信およびレーダーシステムを設計するための Simulink® モデルライブラリおよびシミュレーション エンジンが用意されています。

RF Blockset を使用すると、RF トランシーバーと RF フロントエンドをシミュレーションすることができます。非線形 RF アンプをモデル化することにより、メモリ効果を含むゲイン、ノイズ、偶数次元および奇数次元の相互変調歪みを見積ることができます。RF ミキサーについては、イメージ除去、相互ミキシング、ローカル発振器の位相ノイズ、DC オフセットを見積ることが可能です。RF モデルは、データシート仕様またはマルチポート S パラメーターなどの測定データを使用して特徴付けることができます。これらは、自動ゲイン制御 (AGC)、デジタル プリディストーション (DPD) アルゴリズム、ビームフォーミングなどの適応アーキテクチャを正確にモデル化するために使用できます。

RF Budget Analyzer アプリを使用すると、トランシーバーモデルおよび測定テストベンチを自動生成して、パフォーマンスを検証し、回路エンベロープによるマルチキャリア シミュレーションを設定できます。

RF Blockset を使用すると、RF システムをさまざまなレベルの抽象度でシミュレーションすることができます。回路エンベロープ シミュレーションにより、任意のトポロジのネットワークについて、忠実度の高いマルチキャリア シミュレーションが実行可能です。Equivalent Baseband ライブラリにより、シングルキャリアのカスケードされたシステムの離散時間を迅速にシミュレーションすることができます。

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RF バジェットとシステムのシミュレーション

ノイズ、パワー、ゲイン、非線形性の観点から、RF コンポーネントのカスケードのバジェットを算出します。マルチキャリア回路エンベロープ RF シミュレーション用のシステムレベルモデルを自動的に生成します。

RF バジェット解析とトップダウン設計

RF Budget Analyzer アプリを使用して、RF コンポーネントのカスケードを設計します。MATLAB® でグラフィカルにシステムを構築したり、スクリプトを記述したりします。ノイズ、パワー、ゲイン、および非線形性の観点から、カスケードのバジェットを解析します。

無線通信およびレーダーシステム用の RF トランシーバーを設計します。カスタム スプレッドシートと複雑な計算に頼らずに、インピーダンスの不整合を考慮してバジェットを算出します。ハーモニックバランス解析を使用して、ゲインと 2 次および 3 次インターセプト ポイント (IP2 および IP3) に対する非線形性の影響を計算します。異なるメトリクスをプロットすることにより、数値的またはグラフィカルに結果を検査します。

ラピッド RF シミュレーション

解析計算だけでなく、漏れ、干渉、直接変換、相互ミキシング、およびアンテナのカップリングの効果をシミュレーションすることもできます。

RF Budget Analyzer アプリから、マルチキャリア回路エンベロープ RF シミュレーションのためのモデルおよびテストベンチを生成します。ベースラインとして自動生成されたモデルを使用して、RF トランシーバーのアーキテクチャを設計するか、またはライブラリからブロックを使用して設計を開始します。

Equivalent Baseband ライブラリを使用して、システム パフォーマンス全体への RF 現象の影響を簡単に見積もることができます。一連のコンポーネントを設計し、ノイズ、インピーダンス ミスマッチ、奇数次の非線形性などの RF 不完全性を含む、スーパーヘテロダイン・トランシーバーの単一キャリア RF シミュレーションを実行します。

Idealized Baseband ライブラリを使用して、高い抽象度でシステムをモデル化したり、RF シミュレーションをさらに高速化したり、モデル展開のための C コードを生成したりします。

RF Blockset で異なる RF シミュレーション手法を使用して、モデルの忠実性とシミュレーション速度のトレードオフを行う。

デジタル無線通信システムと RF シミュレーション

RF トランシーバーをデジタル信号処理アルゴリズムとともにモデル化します。アダプティブ RF トランシーバーをシステムレベルで迅速にシミュレーションします。

デジタル信号処理アルゴリズムを含む RF シミュレーション

RF トランシーバー、アナログコンバーター、デジタル信号処理アルゴリズム、制御ロジックを含む無線システムのモデルを構築します。

自動ゲイン制御 (AGC) を使用する RF 受信機や、デジタル プリディストーション (DPD) を使用する RF 送信機、ビームフォーミング アルゴリズムを使用するアンテナアレイ、および適応マッチングネットワークなどのネストされたフィードバックループに基づいて、デジタルアシストの RF システムを設計します。

RF コンポーネント モデリング

トランジスタレベルではなく、システムレベルでコンポーネントをモデル化し、RF シミュレーションを高速化します。アンプ、ミキサー、フィルター、アンテナなどのモデルを使用して、お使いの RF システムを設計します。RF コンポーネントは、S パラメーター値などの線形および非線形データシート仕様または測定データにより特徴付けできます。

可変ゲインアンプ減衰器位相シフタースイッチなどの調整可能なコンポーネントを使用して、時変 Simulink 信号によって直接制御できる特性を持つアダプティブ RF システムを設計できます。RF シミュレーションに制御ロジックと信号処理アルゴリズムを組み込み、ラボで検証済みの Analog Devices® トランシーバーのようなトランシーバーの正確なモデルを開発します。

Simscape™ 言語を使用して独自の RF ブロックを作成し、カスタム RF コンポーネントを構築できます (Simscape が必要です)。

RF アンプおよびミキサー

データシート仕様および特性データを使用して非線形 RF コンポーネントをモデル化します。

RF アンプ

アンプについては、ゲイン、ノイズ指数/スポットノイズデータ、2 次および 3 次インターセプト ポイント (IP2 および IP3)、1 dB 圧縮点、および飽和出力を指定します。Touchstone® ファイルをインポートして S パラメーターを使用することで、入出力インピーダンス、ゲイン、逆結合量をモデル化します。時変非線形の特徴をモデル化するには可変ゲインアンプを使用します。

パワーアンプについては、AM/AM-AM/PM などの非線形特性を使用したり、一般化されたメモリ多項式を使用して時間領域入出力狭帯域/広帯域特性を適合させたりします。 

ミキサーおよび変調器

Mixerブロックを使用して、さまざまな変換段階をモデル化します。ゲイン、ノイズ指数/スポットノイズデータ、IP2、IP3、1 dB 圧縮点および飽和出力を指定すします。

ミキサー相互変調テーブルを使用して、スーパーヘテロダイン・トランシーバーでのスパーとミキシング処理の影響を説明します。

イメージ除去およびチャネル選択フィルターなどを含め、システムレベルで直接変換またはスーパーヘテロダイン変調器および復調器をモデル化します。ゲインおよび位相の不均衡、ローカル発振器 (LO) 漏れ、位相ノイズを指定します。

RF Blockset で設計された Hartley 受信機のモデル。

S パラメーター、RF フィルター、および線形システム

S パラメーターまたはデータシート仕様を使用して、周波数に依存する線形システムレベル コンポーネントをシミュレーションします。

S パラメーター シミュレーション

マルチポート S パラメーターデータをインポートしてシミュレーションします。Touchstone ファイルをインポートし、MATLAB ワークスペースから S パラメーターデータを直接読み取ります。有理近似に基づく時間領域アプローチを使用するか、畳み込みに基づく周波数領域アプローチを使用して S パラメーターをシミュレーションします。周波数依存の振幅および位相を使用して、受動および能動データをモデル化します。

受動 S パラメーターにより生成されるノイズは、RF シミュレーションに自動的に取り込まれます。また、能動コンポーネントの S パラメーターの周波数依存ノイズパラメーターを指定することもできます。

RF フィルター、アンテナおよび線形コンポーネント

バタワース、チェビシェフ、逆チェビシェフのメソッドを使用して RF フィルターを設計し、集中回路トポロジを評価し、回路エンベロープでシミュレーションします。

データシート仕様から、さまざまな特性を持つサーキュレーターカプラ、電力デバイダー、混合器などのジャンクションをモデル化します。ビームフォーミング アーキテクチャの RF 設計には位相シフターを使用します。

Antenna Toolbox では、モーメント法を使用して回路エンベロープ RF シミュレーション用のアンテナ インピーダンスと周波数依存の遠方界放射パターンをモデル化します。

8 本のアンテナと ADC を備えたスーパーヘテロダイン RF 受信機のモデル。

ノイズ

熱ノイズおよび位相ノイズの影響をシミュレーションします。

ノイズモデリング

抵抗器、減衰器、S パラメーター要素などの受動コンポーネントによって発生する減衰に比例した熱ノイズを生成します。

能動コンポーネントについては、ノイズ指数とスポットノイズデータを指定したり、周波数に依存するノイズデータを Touchstone ファイルから読み取ったりします。局部発振器に任意の周波数依存ノイズ分布を指定し、位相ノイズをモデル化します。

SNR の正確な推定が可能な低ノイズシステムをシミュレーションおよび最適化します。実際の信号とノイズの出力伝送に影響するインピーダンス不整合を考慮します。

相互ミキシングを含む熱ノイズと位相ノイズのモデル化。

測定テストベンチ

ラボテストの前に、測定テストベンチを使用して RF 送信機と受信機のパフォーマンスを検証します。

RF モデルの検証

異なる動作条件でシステムのゲイン、ノイズ指数、および S パラメーターを測定します。IP2、IP3、イメージ除去、DC オフセットなどの非線形特性を検証します。テストベンチを使用して、必要な刺激を生成し、システム応答を評価して目標の測定値を計算します。

RF Budget Analyzer アプリから自動的に生成された測定テストベンチは、ヘテロダインおよびホモダイン両方式のアーキテクチャをサポートします。

3 次インターセプト ポイント測定用の RF Blockset テストベンチ。

新機能

Antenna ブロック

周波数依存のインピーダンスと放射パターンを持つ送受信アンテナをモデル化

N-Port S-Parameter ブロック

8 ポート以上の S パラメーター オブジェクトをモデル化

Amplifier ブロック

4 手法のうち 1 つを選択して、ノイズを持つ非線形アンプを Simulink でモデル化

Intermodulation Table (IMT) Mixer ブロック

IMT を使ってミキサーのスプリアスをシミュレーション

S-Parameter Testbench ブロック

回路エンベロープを用いた任意のネットワークの S パラメーターの測定

これらの機能および対応する関数の詳細については、リリースノートを参照してください。