介绍

RF系统设计人员在设计过程开始时，首先要确定整个系统必须满足的增益、噪声系数(NF)和非线性(IP3)的预算规格。为了确保将架构建模为简单的RF元件级联的可行性，设计人员计算增益、噪声系数和IP3(第三截距点)的每级和级联值。

使用RF预算分析器应用程序，您可以:

系统架构

使用本app设计的接收机系统架构为:

接收机带宽在5.825 GHz ~ 5.845 GHz之间。

构建超外差接收机

您可以使用MATLAB命令行构建超外差接收器的所有组件，并使用RF预算分析仪应用程序查看分析。

超外差接收机系统架构的第一个组件是天线和TR开关。我们用到达开关的有效功率替换天线块。

1.该系统使用TR开关在发射器和接收器之间进行切换。开关给系统增加了1.3 dB的损耗。创建一个TRSwitch增益为-1.3 dB, OIP3为37 dBm。为了匹配参考[1]的射频预算结果，假设噪声系数为2.3 dB。

元素(1)=元素(1)“名字”，“TRSwitch”，“获得”, -1.3,“NF”, 2.3,“OIP3”37岁);

2.对射频带通滤波器的使用进行建模rffilter设计过滤器。从这个例子中设计中频巴特沃斯带通滤波器，滤波器的负载阻抗为132.986欧姆。但为了预算计算，每级内部终止50欧姆。因此，为了实现1 dB的插入损耗，下一个元件(即放大器)的输入阻抗Zin设置为132.896欧姆。

Fcenter = 5.8e9;Bwpass = 20e6;Z = 132.986;Elements (2) = rfffilter (“ResponseType”，“带通”，…“FilterType”，“巴特沃斯”，“FilterOrder”6…“PassbandAttenuation”, 10 * log10 (2),…“实现”，的传递函数，…“PassbandFrequency”, (Fcenter-Bwpass / 2 Fcenter + Bwpass / 2),“Zout”, 50岁,…“名字”，“RF_Filter”）;

该滤波器的s参数不理想，会自动向系统插入大约-1dB的损耗。

3.使用放大器对象到模型a低噪声放大器增益为15 dB，噪声系数为1.5 dB, OIP3为26 dBm。

元件(3)=放大器(“名字”，“放大器”，“获得”15岁的“NF”, 1.5,“OIP3”, 26岁,…“寻”, Z);

4.模型获得增益为10.5 dB，噪声系数为3.5 dB, OIP3为23 dBm。

元件(4)=放大器(“名字”，“获得”，“获得”, 10.5,“NF”, 3.5,“OIP3”、23);

5.接收机将射频频率下变频为400mhz的中频频率。使用调制器创建的对象解调器本振(LO)频率为5.4 GHz，增益为-7 dB，噪声系数为7 dB, OIP3为15 dBm。

元件(5)=调制器(“名字”，“解调”，“获得”7“NF”7“OIP3”15岁的…“罗”5.4 e9,“ConverterType”，“下来”）;

6.对射频带通滤波器的使用进行建模rffilter设计过滤器。

Fcenter = 400e6;Bwpass = 5e6;Elements (6) = rfffilter (6)“ResponseType”，“带通”，…“FilterType”，“巴特沃斯”，“FilterOrder”4…“PassbandAttenuation”, 10 * log10 (2),…“实现”，的传递函数，…“PassbandFrequency”, (Fcenter-Bwpass / 2 Fcenter + Bwpass / 2),“Zout”, 50岁,…“名字”，“IF_Filter”）;

该滤波器的s参数不理想，会自动向系统插入大约-1dB的损耗。

7.一个模型如果放大器增益为40 dB，噪声系数为2.5 dB。

元件(7)=放大器(7)“名字”，“IFAmp”，“获得”现年40岁的“NF”, 2.5,“寻”, Z);

8.如参考资料所示，接收器使用AGC(自动增益控制)块，其中增益随可用输入功率电平而变化。当输入功率为- 80db时，AGC增益最大为17.5 dB。使用放大器模块来模拟AGC。一个模型自动增益控制增益为17.5 dB，噪声系数为4.3 dB, OIP3为36 dBm。

元件(8)=放大器(8)“名字”，自动增益控制的，“获得”, 17.5,“NF”, 4.3,“OIP3”、36);

9.使用下列方法计算超外差接收机的rbudget系统参数: 5.8 GHz输入频率， -80分贝可用输入功率， 20兆赫用于信号带宽。更换有效的天线元件可用输入功率到达TRswitch的估计是-66 dB

Superhet =“元素”、元素“InputFrequency”5.8 e9,…“AvailableInputPower”, -66,“SignalBandwidth”, 20 e6)

超外差式收音机= rfbudget属性:元素:[1×8 rf.internal.rfbudget.Element] InputFrequency: 5.8 GHz AvailableInputPower: -66 dBm SignalBandwidth: 20 MHz的能手:Friis自动更新:真正的分析结果OutputFrequency: (GHz) (5.8 5.8 5.8 5.8 0.4 0.4 0.4 0.4) OutputPower: (dBm) (-67.3 -67.3 -53.3 -42.8 -49.8 -49.8 -10.8 6.7) TransducerGain: (dB) (-1.3 -1.3 12.7 23.2 16.2 16.2 55.2 72.7) NF: (dB) (2.3 2.3 3.531 3.657 3.693 3.693 3.728 3.728) IIP2: (dBm) [] OIP2: (dBm) [] IIP3:(dBm) [38.3 38.3 13.29 -0.3904 -3.824 -3.824 -3.824 -36.7] OIP3: (dBm)[37 37 25.99 22.81 12.38 12.38 51.38 36]信噪比:(dB) [32.66 32.66 31.43 31.31 31.27 31.27 31.24 31.24]

在RF预算分析器应用程序中查看分析。

显示(超外差式收音机);

10.该应用程序显示级联值，如:接收器的输出频率，输出功率，增益，噪声系数，OIP3和信噪比(信噪比)。

11.RF预算分析仪应用程序将模型保存为mat文件格式。

绘制级联换能器增益和级联噪声图

1.使用函数绘制接收器级联换能器增益图，rfplot

rfplot(超外差式收音机,“捷安特”)视图(90,0)

2.绘制接收机的级联噪声图。

rfplot(超外差式收音机,“NF”)视图(90,0)

你也可以用情节按钮RFBudgetAnalyzer应用程序绘制不同的输出值。

导出到MATLAB脚本

1.您也可以将模型导出为MATLAB脚本格式出口按钮或:

h = exportScript(superhet);

该脚本在MATLAB编辑器窗口中自动打开。

h.closeNoPrompt

使用射频块集仿真验证输出功率和传感器增益

1.使用出口按钮将接收器导出到RF Blockset或:

exportRFBlockset(超外差式收音机)

2.运行RF Blockset模型计算输出功率(dBm)和传感器增益(dB)接收器的。注意，结果与撅嘴(dBm)和捷安特(dB)使用RF预算分析仪应用程序获得的接收机的值。

3.看看demomodulator模块的掩码下面。该模块由一个理想滤波器、一个通道选择滤波器和一个用于频率上下转换的LO(本地振荡器)组成。

4.模拟的停止时间为零。要模拟时变结果，需要更改停止时间。

导出到RF Blockset测试台

1.使用出口按钮将接收器导出到RF Blockset测量试验台或:

exportTestbench(超外差式收音机);

2.RF Blockset试验台由两个子系统组成，射频测量单元和待测设备。

3.的待测设备子系统模块包含从RF预算分析器应用程序导出的超外差接收器。双击DUT子系统模块查看内部。

4.双击射频测量单元查看子系统块的系统参数。缺省情况下，RF Blockset测试台对增益进行验证。

使用RF Blockset测试台验证增益，噪声系数和IP3

您可以使用RF Blockset测试台验证增益，噪声系数和IP3测量值。

1.默认情况下，该模型验证被测设备的增益测量。运行模型检查增益值。模拟的增益值与应用程序中的级联换能器增益值相匹配。示波器显示400 MHz时的输出功率约为6.7 dB，与RF预算分析仪应用程序中的输出功率值相匹配。

2.RF Blockset测试台计算点噪声系数。该计算假定在给定带宽内系统与频率无关。为了模拟与频率无关的系统并计算出正确的噪声系数值，需要将20mhz的宽带宽减小到窄带宽。

3.首先，停止所有模拟。双击射频测量单元块。这将打开射频测量单元参数。在被测量参数下拉列表，将参数修改为NF(噪声图)。在参数选项卡，改变基带带宽(Hz)到2000赫兹。点击应用。要了解有关如何操纵噪声值验证的详细信息，请单击指令选项卡。

4.再次运行模型，检查噪声系数值。试验台噪声系数值与RF预算分析仪应用程序中的级联噪声系数值相匹配。

5.IP3测量依赖于互调音的产生和测量，这些互调音的振幅通常很小，可能低于DUT的噪声底。要准确测量IP3，请清除模拟噪声复选框。

6.要验证OIP3(输出三阶拦截)，请停止所有模拟。打开射频测量单元对话框。清除模拟噪声(包括刺激和DUT内部)复选框。改变被测量参数IP3。保持IP类型作为输出被。要了解有关如何操作OIP3验证的更多信息，请单击指令选项卡。点击应用。

7.运行模型。测试台架OIP3值与应用程序的级联OIP3值匹配。

8.要验证IIP3(输入三阶截距)，请停止所有模拟。开放射频测量单元对话框。清除模拟噪声(包括刺激和DUT内部)复选框。改变被测量块参数中的参数toIP3。改变IP类型来输入被称为。要了解有关如何操作IIP3验证的详细信息，请单击指令选项卡。点击应用。

9.再次运行模型，检查IIP3值。

参考文献

[1]周鸿宝，罗斌。”5.8GHz ETC阅读器射频接收机的设计与预算分析”，发表于2010年第12届IEEE国际会议，南京，中国，2010年11月。

[2]罗彬，李鹏。“基于中国ETC-DSRC国家规范的5.8GHz RFID读写器射频收发器预算分析”，发表于《无线通信，网络与移动计算》，2009。第五届国际会议，北京，中国，2009年9月。