RF Blockset

RF システムの設計とシミュレーション

 

RF Blockset™ (旧称 SimRF™) 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、非線形 RF アンプをシミュレーションし、メモリ効果をモデル化してゲイン、ノイズ、偶数次および奇数次の相互変調歪みを見積ることができます。RF ミキサーをモデル化することで、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 オフセットを見積もります。また、周波数依存のインピーダンスミスマッチをシミュレーションすることも可能です。RF モデルは、データ シート仕様または測定データを使用して特徴付けることで、自動ゲイン制御 (AGC) やデジタル プリディストーション (DPD) アルゴリズムなどの適応アーキテクチャを正確にシミュレーションすることもできます。

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モデル化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高速な離散時間シミュレーションが可能となります。

始める:

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 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、RF コンポーネントのカスケード解析をグラフィカルに作成したり、MATLAB® でスクリプト作成したりします。ノイズ、パワー、ゲイン、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 RF トランシーバーのシステムレベルでの仕様を決定します。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たバジェットを算出します。異なるメトリクスをプロットすることにより数値的、または視覚的に結果を検査します。

ラピッド RF システム シミュレーション

RF バジェット アナライザー アプリから、マルチキャリア 回路エンベロープ シミュレーションのための RF Blockset モデルおよびテスト ベンチを生成します。RF アーキテクチャをさらに詳細化する際のベースラインとして、自動的に生成されるモデルを使用できます。漏れ、干渉、直接変換、MIMO アーキテクチャなど、解析で考慮できない不完全性をシミュレーションします。

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ることができます。一連の RF コンポーネントをモデル化し、ノイズや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 シミュレーションを実行します。

RF Blockset によりサポートされる各種シミュレーション手法

RF およびデジタル無線システムのシミュレーション

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。

RF およびデジタル信号処理アルゴリズムのシステム 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。

システムレベルの実行可能な仕様書を作成し、さまざまな RF アーキテクチャで what-if 分析を実行できます。また、特定のアーキテクチャにコミットし、パフォーマンスの制御または障害の低減のためのデジタル信号処理アルゴリズムを開発することもできます。

ネストされたフィードバック ループに基づいて、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、適応マッチング ネットワークなどのデジタルアシスト システムをシミュレーションすることができます。 

システムレベルでの RF コンポーネントのモデリング

トランジスタレベルではなく、システムレベルで RF コンポーネントをモデル化し、シミュレーションを高速化します。線形および非線形データシート仕様書または測定データにより特徴づけられたアンプ、ミキサー、S パラメーター、フィルター、およびその他の RF コンポーネントのモデルを使用します。

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可能な特性を持つアダプティブ RF システムを構築できます。RF トランシーバーの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埋め込み、ADI トランシーバーなどの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 コンポーネントを作成できます (Simscape が必要です)。   

RF アンプおよびミキサー

データシート仕様書および特性データを使用して RF 非線形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、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できます。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と、入出力インピーダンス、ゲイン、逆結合量をモデル化できます。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、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することができます。

ミキサーおよび変調器

ミキサー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、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できます。

ミキサー相互変調テーブルを使用し、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ンネル選択フィルターなどを含めて、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することができます。ゲインおよび位相の不均衡、LO 漏れ、位相ノイズを指定することができます。システムを編集して、さらに詳細化し、カスタマイズすることができます。

低 IF Hartley 受信機のモデル化

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特性を使用して、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できます。

S パラメーター シミュレーション

最大 8 端子の 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。S パラメーター ブロックを他の RF コンポーネントに接続して任意のネットワークを構築し、インピーダンス不整合とフィルタリングの影響を考慮できます。

Touchstone ファイルのインポートや、MATLAB ワークスペースからの S パラメーターデータの直接的な読み取りが可能です。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トします。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することができます。

受動 S パラメーターにより生成されるノイズは、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、逆チェビシェフの設計メソッドを使用して RF フィルターを設計し、回路トポロジを評価し、回路エンベロープでシミュレートします。また、理想的なフィルターを使用して対象の周波数のみを選択するか、RLC コンポーネントと任意の複素インピーダンスを使用して、任意のあらゆる線形ネットワークを説明することも可能です。

さまざまな特性およびデータシート仕様を持つサーキュレーターカプラ、電力デバイダー、混合器のようなジャンクションをモデル化できます。ビームフォーミング アーキテクチャのモデル化には位相シフターを使用します。

マルチアンテナの RF 受信機の詳細

ノイズ

システムレベルの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することができます。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。

インピーダンス不整合は実際の信号とノイズの出力伝送に影響するため、低ノイズシステムのシミュレーションと最適化、および SNR の正確な推定が可能になります。

ツートーン信号での熱ノイズと位相ノイズの影響

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することができます。

RF モデルの検証

さまざまな稼働条件における、システムのゲイン、ノイズ指数、S パラメーターを測定することができます。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。テストベンチは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。

OIP3 測定の RF Blockset 測定テストベンチ

新機能

アンプ 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

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。