基于混合波束形成的射频毫米波发射机建模
这个例子说明了一种系统级建模和仿真66 GHz QPSK射频发射和接收系统的32元混合波束形成天线的方法。该系统包括射频缺陷、发射阵列辐射效应、窄带接收阵列和带系统缺陷校正和信息解码的基带接收器。天线波束形成方向由方位角和俯仰角定义，并在射频接收天线中使用Root Music DOA算法进行估计。
在下面的部分中，您将看到关于系统设计的更多细节。
模型描述
本示例的顶层由五个子系统模块组成，一个模块控制发射器和接收器之间的相对角度，2个显示:
QPSK基带发射机对消息“Hello World.”进行编码。
一种具有IQ调制、混频、放大和混合波束形成以及控制电路的RF发射机。射频发射机模型包括射频缺陷，如噪声、非线性效应和天线单元耦合。
用自由空间路径损耗模型衰减传输信号的理想信道。
一个射频接收机，具有两个窄带接收阵列天线、接收机增益和信噪比、具有有限动态范围的12位ADC，以及用于沿方位角和仰角估计到达角的两个根MUSIC算法。
一种QPSK接收机，包括载波和帧同步、解调和数据解码。
用户在其中设置发射机和接收机之间的相对角度的一种模块。
一种频谱分析仪，用于比较标准化的发送和接收信号，并显示接收到的消息。
模型=“simrfV2_qpsk”；open_system(模型)sim(模型)
QPSK发射机
QPSK发射机包括比特生成子系统、QPSK调制器块、用于脉冲整形的升余弦发射滤波器块和增益块。位生成子系统生成帧。每个帧包含26个报头位，后跟174位的有效负载，105位用于消息“Hello world”和69个随机位。对有效载荷进行加扰，以确保接收机模型中定时恢复操作的0和1的平衡分布。
open_system([模型' / QPSK TX ']，“武力”)
射频发射机
射频发射机由三个部分组成:阵列波束形成器、混合波束形成天线和窄带发射阵列块。将32元混合波束形成天线分为4个子阵。每个子阵列由8个工作在66ghz的射频发射器组成。天线是微带贴片。这些天线单元和子阵均已设计完成，并用计算机进行了验证MATLAB脚本使用天线工具箱™.
利用相控阵系统工具箱计算远场天线阵增益™ 窄带发射阵列块。计算出的辐射方向图是由隔离微带贴片产生的场的叠加。
open_system([模型“/发射阵列混合波束形成”])
发射阵列波束形成器
发射阵列被导向接收机估计的方向。为演示目的，使用两种不同的波束形成算法来计算应用于四个子阵列和每个子阵列元素的权值。
子阵权重由MVDR波束形成器计算。MVDR波束形成器中的复数乘法组合发射信号和子阵权重，沿方位方向控制发射信号。锥形用于减少光栅波瓣的影响。
采用移相器波束形成算法计算了应用于八个子阵单元的相移。四个子阵列应用相同的相移来引导发射机沿仰角方向移动。
open_system([模型'/发射阵列混合波束形成/波束形成'])
传播子串
四个传输子阵列是相同的。每个子阵列使用一个正交调制器和一个5ghz本振，然后再使用一个由一个61ghz本振、一个图像滤波器和一个通道选择滤波器组成的超赫兹调制器来实现到66ghz的上转换。诸如噪声、I/Q不平衡、LO泄漏和非线性等损害都包含在适当的子阵列组件中。一个非线性功率放大器增加发射机增益，一个威尔金森类型1到8功率分频器和可变移相器将PA连接到8个天线。用八个可变移相器来控制光束。采用s参数对天线子阵的载荷和天线单元间的耦合进行了建模。
open_system([模型“/发射阵列混合波束形成/子阵列1”])
接收阵列
与发送端相比，接收端在更高的抽象级别上建模。接收器采用两个正交线性阵列，每个阵列有4个各向同性天线单元。阵列用于提供空间分集，以识别到达角。接收器不实现任何波束形成算法。
接收机的有限增益和信噪比为每个接收信号建模，然后是一个具有有限动态范围（包括饱和和量化效应）的12位ADC。
使用两种根MUSIC算法利用线阵信号估计到达方向。每种算法都在一个维度上运行，因此一起可以根据方位角和仰角估计发射机的位置。
open_system([模型“/接收阵列”])
QPSK接收机
通信工具箱中的QPSK接收器™ 实例QPSK发射机和接收机(通信工具箱)在本例中使用，并进行了修改。当没有信号损伤时，这些修改从该接收器移除块。
AGC控制和稳定接收信号的幅值，影响载波码元同步器的精度。
升余弦接收滤波器为发送的波形提供匹配滤波。
载波同步器块具有良好的频率补偿性能。
前导检测器块使用已知帧报头（QPSK调制巴克码）与接收到的QPSK符号相关以查找帧报头的位置。
帧同步器块使用来自序言检测器的帧位置信息来对齐帧边界。该块的第二个输出是一个布尔标量，指示第一个输出是否是带有所需报头的有效帧，如果是，则允许数据解码子系统运行。
启用数据解码的子系统执行相位模糊解析、解调和文本信息解码。
open_system([模型“/QPSK接收机”])
数据解码器QPSK解调器的输入信号星座是
bdclose(模型)清晰模型；
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