主な機能

  • マルチキャリアモデルにおける回路エンベロープのシミュレーション
  • RF Budget Analyzer アプリからの RF 送信機/受信機モデルおよび測定テスト ベンチの生成
  • 時間領域と周波数領域のシミュレーションのための一般的な N ポート モデルおよび S パラメーター データ ファイル
  • RLC 素子、伝送線路、フィルター、ジャンクションおよび複素インピーダンス ブロックを含む受動コンポーネント
  • パラメータを外部から制御可能なRFシステムに活用可能なアンプ、アッテネータ、スイッチおよびフェーズ シフターを含むチューナブルなコンポーネント
  • ノイズフィギュア、IP2、IP3 およびデータ ファイルで指定可能な3 ポート ミキサーおよび 2 ポート アンプの高非線形モデルの強化
  • Simscape™ 言語を使用したカスタムモデルの作成 (Simscape が必要)
  • カスケード接続されたRFシステムにおけるシングルキャリアでの離散時間シミュレーションのための等価低域技術

RF Blockset™ (以前の SimRF™) により Simulink® の機能が拡張され、RF システムの設計とパフォーマンスのシミュレーションのためのブロックを使用することにより、標準的な信号、デジタル信号処理アルゴリズム、制御ロジックと共に、インピーダンスのミスマッチ、広帯域スペクトル リグロースおよび干渉信号とブロッキング信号の影響を考慮したシミュレーションが可能です。

RF Blockset を使用してモデル化されたダイレクトコンバージョン受信機の例 (上)。RF 入力には目的の広帯域信号および隣接する干渉波形が含まれます (左下)。復元された復調出力信号のコンスタレーション (右下) は、受信部において RF の影響で劣化した信号の様子を示しています。


無線システムのシミュレーション

RF Blockset により、レーダー システムや通信システムなどの無線アプリケーションを対象とする RF 送信機および受信機のモデル化と迅速なシミュレーションを行うことができます。

RF Blockset を使用すると、システムレベルの実行可能な仕様書を構築し、各種 RF フロントエンド アーキテクチャを使用して 最適なIF周波数の 解析を実行できます。また、特定のアーキテクチャについて、シミュレーションを行うことにより、パフォーマンスを制御または各種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します。RF Blockset モデルを使用すると、RF サブシステムの実行可能な仕様書の精度を向上させることができ、市販の商用コンポーネントのパフォーマンスを評価して、システム設計者と RF またはアナログ エンジニア間のコミュニケーションを改善できます。

RF Blockset モデルを通信アルゴリズムと統合することで、ネストされたフィードバック ループに基づいて、適応自動利得制御 (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) アーキテクチャを使用する RF 送信機などのデジタルアシスト システムをモデル化できます。

Touchstone ファイルおよび AM/AM AM/PM データなどの測定データをインポートすることで、ボトムアップ アプローチによりモデルの精度を向上させることができます。RF Blockset モデルで S パラメーターを使用でき、時間と周波数領域の線形および非線形コンポーネント間の周波数依存のインピーダンスのミスマッチを見積ることができます。

RF Blockset でモデル化できる RF 不完全性を表現可能なのセットは、次のとおりです。

  • 熱雑音、ローカル発振器の位相雑音および有色雑音
  • 帯域内と帯域外の信号に起因する偶数次または奇数次の相互変調歪み
  • スプリアス、干渉およびブロックキング信号
  • ミキシング処理に起因するイメージ効果
  • インピーダンスのミスマッチ、反射、有限のアイソレーション特性および漏れの影響
  • 位相オフセット、可変群遅延、時間遅延
  • I/Q 振幅および位相のミスマッチ
  • DC 変換および DC のオフセット

Analog Devices® AD9361 アジャイル トランシーバーの受信機のラボで検証された RF Blockset モデル。RF フロント エンドは、自動利得制御ステート マシンによって制御されます。このモデルでは、タイミング アスペクト、RF 不完全性および RF フロント エンドからデジタル ダウンコンバートフィルターへの量子化の影響等を評価しています。


リンク バジェットとトップダウン設計

RF Blockset コンポーネント ライブラリのブロックを接続することで RF 受信機と送信機を作成できます。また RF Budget Analyzer アプリを使用することで、RF Blockset モデルを自動的に生成できます。このアプリにより、カスケードされた RF コンポーネントの解析をグラフィカルに作成するか、MATLAB のスクリプトを作成し、マルチキャリアの回路エンベロープ シミュレーションのための RF Blockset モデルおよびテスト ベンチを自動的に生成可能です。

RF Budget Analyzer アプリを使用すると、無線アプリケーションの RF 送信機および受信機のモデル化を迅速に開始して、さまざまな運用条件におけるシミュレーション結果を、解析予測と比較することで検証できます。これにより、カスタム スプレッドシートと複雑な計算に頼らずに、RF トランシーバーのシステムレベルの仕様の妥当性を判断できます。

自動的に生成されるモデルを、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、漏れや干渉、MIMO アーキテクチャなど、解析には考慮することができない不完全性の影響のシミュレーションに展開することができます。

RF Budget Analyzer アプリで作成および解析された受信機の例 (上)。自動的に生成された RF Blockset モデル (下) のシミュレーションは、回路エンベロープ ソルバーを使用して行われます。アプリでは、ホモダイン システムおよびスーパー ヘテロダイン システムの両方を解析して、直交アーキテクチャを生成できます。


RF シミュレーション テクノロジー

RF Blockset には、RF システムを異なる抽象度で記述する 2 つのモデリング ライブラリが用意されています。これにより、デジタル信号処理のエンジニアは Equivalent Baseband ライブラリを使用して、RF 現象の全体的なシステム パフォーマンスへの影響を見積ることができます。また、RF 設計者は Circuit Envelope ライブラリを使用して、モデリングの抽象度を高めることで、トランシーバー アーキテクチャを改良します。

高抽象度表現によるモデリングにおいては、Equivalent Baseband ライブラリのブロックを使用して RF送信機/受信機をモデル化できます。バジェット解析およびノイズや奇数次の非線形性などの RF 不完全性を含むシステムのシミュレーションが実行可能です。Equivalent Baseband ライブラリのブロックを使用する場合、シミュレーションは RF 送信機/受信機のベースバンド等価モデルを使用して実行されます。これにより、帯域内スペクトルリグロース、ノイズおよびブロック間のインピーダンスのミスマッチを考慮した、スーパー ヘテロダイン トランシーバーのシングルキャリアシミュレーションが可能です。

低抽象表現を用いたモデリングにおいては、Circuit Envelope ライブラリのブロックによって任意トポロジでのモデル化が可能となり、RF システムの直交アーキテクチャを評価し、モデルを介して RF 不完全性の影響を解析できます。Circuit Envelope ライブラリのブロックを使用する場合、RF Blockset モデル内の信号は電圧と電流として表されます。つまり、インピーダンスのミスマッチ、反射および有限なアイソレーション特性が正確に考慮されています。

RF Blockset によりサポートされる各種シミュレーション手法。これらの手法により、シミュレーション速度とモデルの忠実度の間で望ましいトレードオフを選択できます。


RF コンポーネント モデリング

RF Blockset には、アンプ、ミキサー、インピーダンス、伝送線路、フィルターおよびその他の RF コンポーネントが備わっています。アンプとミキサーについては、コンポーネント ゲイン、ノイズ指数、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などの線形および非線形特性を指定できます。

電力混合器、分配器、サーキュレーターおよび変圧器などのコンポーネントを使用して、データ シート パラメーターに基づいて任意の RF ネットワークを作成し、トップダウン アプローチによるシステム仕様を定義できます。周波数依存コンポーネントにより、インピーダンスのミスマッチ、反射、有限のアイソレーションおよび漏れの影響を評価できます。

可変ゲイン アンプ、減衰器およびフェーズ シフター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もつ適応 RF システムを構築できます。これにより、制御ロジックおよび信号処理アルゴリズムを RF フロント エンドのシミュレーションに組み込んで、たとえば適応インピーダンス調整、ゲイン制御、ハイブリッド ビームフォーミングまたはデジタル プリディストーションなどを開発できます。

S パラメーターおよび AM/AM AM/PM データを使用してコンポーネント特性を表現することができます。線形および非線形コンポーネントの入出力インピーダンスを指定することで、ノイズおよび電力伝送での周波数依存のインピーダンスのミスマッチの影響を見積ることができます。

Simscape 言語を使用して独自の RF モデルを作成し、カスタム RF コンポーネントを作成できます (Simscape™ が必要)。たとえば、Simscape 言語を使用してパワー アンプをモデル化して、修正 Volterra 級数に基づいてカスタムの方程式を定義できます。Simscape を使用すると、低周波数のアナログ 回路構成をモデル化し、RF Blockset を使用してそれらをシミュレーションできます。

ハイブリッド ビームフォーミングを使用した 64 チャネルの送信機の例。8 素子の垂直サブアレイに接続されている RF 受信機の詳細 (上)。Antenna Toolbox™ で実行されるアンテナ アレイ (左下) の遠方界の放射パターン (右下) の解析。Phased Array System Toolbox™ を使用することで、アンテナ パターンおよびアンテナ アレイのパターンをSimulink環境に取り込むことが出来ます。