介绍

射频系统设计师在设计过程中首先要有一个预算规范，说明整个系统必须满足多少增益、噪声系数(NF)和非线性系数(IP3)。为了确保以简单的射频元件级联为模型的架构的可行性，设计师计算每级和级联的增益、噪声系数和IP3(第三截点)值。

使用射频预算分析仪应用程序，您可以:

系统架构

使用该应用程序设计的接收器系统架构是:

接收机带宽在5.825 GHz到5.845 GHz之间。

构建超外差式收音机

您可以使用MATLAB命令行构建超外差接收机的所有组件，并使用射频预算分析仪应用程序查看分析结果。

超外差接收系统体系结构的第一个组成部分是天线和TR开关。我们用到达开关的有效功率代替天线块。

1.该系统使用TR开关在发射机和接收机之间进行切换。该开关为系统增加了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)= rfelement (“名字”，“TRSwitch”，“获得”, -1.3,“NF”, 2.3,“OIP3”37岁);

2.用于模拟射频带通滤波器的使用rffilter设计滤波器。从这个例子设计中频巴特沃斯带通滤波器时，滤波器的负载阻抗为132.986欧姆。但在预算计算时，每级内部终止50欧姆。因此，为了实现1 dB的插入损耗，将下一个元件即放大器的输入阻抗Zin设置为132.896欧姆。

Fcenter = 5.8 e9;Bwpass = 20 e6;Z = 132.986;元素(2)= rffilter (“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”）;

这个滤波器的s参数不理想，自动插入大约-1dB的损耗到系统中。

3.使用放大器对象建模低噪声放大器块的增益为15 dB，噪声系数为1.5 dB, OIP3为26 dBm。

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

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

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

5.接收器向下转换射频频率到400mhz的中频频率。使用调制器对象创建解调器块的LO(本振)频率为5.4 GHz，增益为-7 dB，噪声系数为7 dB, OIP3为15 dBm。

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

6.用于模拟射频带通滤波器的使用rffilter设计滤波器。

Fcenter = 400 e6;Bwpass = 5 e6;元素(6)= rffilter (“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”）;

这个滤波器的s参数不理想，自动插入大约-1dB的损耗到系统中。

7.一个模型如果放大器块的增益为40 dB，噪声值为2.5 dB。

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

8.正如在参考文献中看到的，接收机使用AGC(自动增益控制)块，其中增益随可用输入功率水平而变化。当输入功率为- 80db时，AGC增益最大为17.5 dB。使用放大器块建模AGC。一个模型自动增益控制块的增益为17.5 dB，噪声系数为4.3 dB, OIP3为36 dBm。

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

9.用下面的方法计算超外差接收机的rbudget系统参数: 5.8 GHz for输入频率， -80分贝可用的输入功率， 20兆赫信号带宽。将天线元件替换为有效的可用的输入功率估计是- 66db到达TRswitch

超外差式收音机= rfbudget (“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)

查看分析射频预算分析器通过在命令行输入这个命令应用程序。

显示(超外差式收音机);

10.应用程序显示级联的值，如:接收机的输出频率，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以mat文件格式保存模型。

绘制级联传感器增益和级联噪声图

1.用函数绘制接收机的级联传感器增益，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the情节按钮RFBudgetAnalyzer应用程序来绘制不同的输出值。

导出到MATLAB脚本

1.您也可以导出模型到MATLAB脚本格式使用出口按钮或:

h = exportScript(超外差式收音机);

脚本在MATLAB编辑器窗口中自动打开。

h.closeNoPrompt

使用射频模块组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模型来计算输出功率(dBm)和传感器增益(dB)的接收器。注意，结果与撅嘴(dBm)和捷安特(dB)使用射频预算分析仪应用程序获得的接收器的值。

3.看看在解调器模块的掩模下。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或下转换的LO(本振)组成。

4.模拟的停止时间为零。为了模拟时变结果，需要改变停止时间。

导出到RF Blockset Testbench

1.使用出口按钮将接收器导出到射频块组测量测试台或:

exportTestbench(超外差式收音机);

2.射频模块集测试平台由两个子系统组成，射频测量单元和测试设备。

3.的测试设备子系统块包含从导出的超外差接收机射频预算分析仪双击DUT子系统块查看内部。

4.双击射频测量单元子系统块查看系统参数。默认情况下，RF Blockset测试台验证增益。

使用射频模块测试台验证增益，噪声系数和IP3

您可以验证增益，噪声数字，和IP3测量使用RF Blockset测试台。

1.默认情况下，模型验证被测设备的增益测量。运行模型来检查增益值。模拟的增益值与应用程序中的级联传感器增益值匹配。scope显示在400 MHz时的输出功率约为6.7 dB，与射频预算分析仪应用程序。

2.射频块集测试台计算斑点噪声数字。计算假设在给定的带宽内有一个与频率无关的系统。为了模拟一个与频率无关的系统并计算出正确的噪声值，需要将20 MHz的宽带宽减少到窄带宽。

3.首先，停止所有的模拟。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，将参数更改为NF(噪声图)。在参数选项卡中,改变基带带宽(赫兹)2000赫兹。点击应用。要了解更多有关如何操纵噪声数字验证的信息，请单击指令选项卡。

4.再次运行模型检查噪声值。测试台噪声值与级联噪声值相匹配射频预算分析仪应用程序。

5.IP3测量依赖于互调音调的产生和测量，互调音调的振幅通常很小，可能低于被测设备的噪声底限。对于精确的IP3测量，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(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。testbench的OIP3值与应用程序的级联OIP3值匹配。

8.要验证IIP3(输入三阶拦截)，请停止所有模拟。开放射频测量单元对话框。清除模拟噪声(刺激和DUT内部)复选框。改变被测量参数的块参数IP3。改变IP类型来输入被称为。要了解有关如何操作IIP3验证的更多信息，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]周宏宝，罗斌。”《5.8GHz ETC阅读器射频接收机的设计与预算分析》，《通信技术》，2010第12届IEEE国际会议，南京，2010年11月。

[2]罗斌，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》，wiom '09。第五届国际会议，中国北京，2009年9月。