主な機能

  • 複数の搬送周波数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、スイッチ、ジャンクションおよび一般的なインピーダンス ブロックを含む受動コンポーネント
  • ノイズ指数、IP2、IP3 およびデータ ファイルを設定した 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™ 言語を使用したモデルのオーサリング
  • 従属接続されたシステムにおける単一搬送周波数での離散時間シミュレーションのための等価低域技術

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、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ク信号の影響を考慮したシミュレーションが可能です。

SimRF 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 (中央)。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)。復元された復調出力信号のコンスタレーション (右) 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。


SimRF を使用した無線システムのシミュレーション

SimRF 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。

SimRF 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、さまざまな RF フロントエンド アーキテクチャを使用して what-if 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、RFによる信号の劣化を補償するためのデジタル信号処理アルゴリズムを開発します。SimRF の導入により、システム設計者と RF またはアナログ エンジニアのコミュニケーションが改善され、その結果、RF サブシステムの実行可能な仕様書の精度が向上します。

SimRF モデルを通信アルゴリズムと統合することで、フィードバック ループに基づいて、適応自動ゲイン制御 (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) 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 アプローチに従うモデルの精度を向上させることができます。SimRF 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。

SimRF でモデル化できる RF 損失のセットは、次のとおりです。

  • 熱ノイズ、ローカル発振器の位相ノイズおよびカラー分布によるノイズ
  • 帯域内と帯域外の信号に起因する偶数次元または奇数次元の相互変調歪み
  • スプリアス、干渉およびブロック信号
  • 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、有限な絶縁および漏れの影響
  • 位相のオフセット
  • 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 SimRF モデル。RF フロント エンドは、自動ゲイン制御 (AGC) 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 損失および 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。


RF システムのトップダウン設計

SimRF 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、SimRF 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 コンポーネントをグラフィカルに作成および解析し、回路エンベロープ シミュレーションのための SimRF 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、漏れや干渉など、解析で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 SimRF 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。


RF シミュレーション テクノロジー

SimRF には、RF システムを異なる抽象度レベルで記述する 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、モデリングの忠実度を高めることで、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 コンポーネントのチェーン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元の非線形化などの RF 損失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 チェーン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 トランシーバーの単一搬送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 システムの各種アーキテクチャを評価し、モデルを介して RF 損失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、SimRF 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、反射および有限な絶縁は現在考慮されています。

レーダー アプリケーション向けの RF 受信機の等価ベースバンド モデル (左) およびノイズ リンクバジェット解析の例 (右)。Equivalent Baseband ライブラリには、バジェット解析と単一搬送シミュレーション向けの RF サブシステムの 2 ポートのビヘイビアー モデルがあります。
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RF コンポーネント モデリング

SimRF 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、スイッチおよびトランスフォーマー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たり、トップダウン アプローチに従う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、有限の絶縁および漏れの影響を評価できます。

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。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、修正された 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 エレクトロニクス チェーンをモデル化し、SimRF を使用してそれらをシミュレーションできます。

低 IF Hartley 受信機の回路エンベロープ モデル (左) および受信機の表面弾性波 (SAW) フィルターの S パラメーターの可視化 (右)。