Mixer
Модели РЧ и IQ-модулятора и демодулятора с помехами и шумом.
Тип: Mixer
|
Путь в библиотеке: |
Описание
Блок Mixer представляет собой четыре комплексных смесителя основной полосы частот, а также помехи и шумы. Блок моделирует четыре типа смесителей: модулятор, демодулятор, IQ-модулятор и IQ-демодулятор. Искажениями сигнала являются усиление IQ и фазовое рассогласование, где это необходимо, а шум включает в себя системный и фазовый шум LO.
-
Идеализированная модель блока Mixer предполагает, что входные и выходные порты согласованы.
-
Идеализированная модель блока Mixer является однополосной с предполагаемым значением несущей частоты. Поэтому блок Mixer может генерировать только одну боковую полосу на выходе.
-
Значки масок блоков смесителя динамические и указывают на текущий набор примененных параметров шума. Для получения дополнительной информации см. Иконки блока Mixer.
Порты
Вход
#
Input
—
зависимый от времени входной сигнал
вещественный скаляр | вещественный столбец | комплексный скаляр | комплексный столбец
Details
Зависимый от времени входной сигнал, заданный в виде вещественного скаляра или столбца, комплексного скаляра или столбца. Столбец представляет собой последовательные временные точки.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Да |
Выход
#
Output
—
зависимый от времени выходной сигнал
комплексный скаляр | комплексный столбец
Details
Зависимый от времени выходной сигнал, возвращаемый в виде комплексного скаляра или столбца. Размер выходного сигнала равен размеру входного сигнала.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Да |
Параметры
Основные
#
Type of mixer —
тип смесителя
mod | demod | iqmod | iqdemod
Details
Тип смесителя. Задается как:
-
mod– модулятор -
demod– демодулятор -
iqmod– IQ-модулятор -
iqdemod– IQ-демодулятор
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Conversion gain for mixer (dB) —
коэффициент преобразования для смесителя
Real number
Details
Коэффициент усиления преобразования для модели смесителя, заданный в виде вещественного числа.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Sidebands of mixer —
боковые полосы смесителя
lower | upper
Details
Боковые полосы смесителя. Задаются как:
-
lower -
upper
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение mod.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Rf carrier frequency (Hz) —
частота несущей радиочастоты
Real number
Details
Частота несущей радиочастоты для модели смесителя, заданная в виде вещественного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение mod, demod или iqdemod.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Local oscillator frequency (Hz) —
частота локального генератора
Real number
Details
Частота локального генератора для модели смесителя, заданная в виде вещественного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение mod, demod или iqdemod.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
Основные
#
LO phase offset (deg) —
смещение фазы LO
Real number
Details
Смещение фазы LO, заданное в виде вещественного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение mod или demod.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
IQ gain imbalance (dB) —
дисбаланс коэффициента усиления IQ
Real number
Details
Дисбаланс коэффициента усиления IQ, заданный в виде неотрицательного вещественного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение iqmod или iqdemod.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
IQ phase imbalance (deg) —
дисбаланс фаз IQ
Real number
Details
Дисбаланс фаз IQ, заданный в виде вещественного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение iqmod или iqdemod.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Third-order nonlinearity type —
тип нелинейности третьего порядка
IIP3 | OIP3 | IP1dB | OP1dB | IPsat | OPsat
Details
Тип нелинейности третьего порядка в кубической полиномиальной модели. Задается как:
-
IIP3 -
OIP3 -
IP1dB -
OP1dB -
IPsat -
OPsat
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Input third-order intercept point —
входная точка перехвата третьего порядка
Real number
Details
Точка перехвата третьего порядка, заданная в виде вещественного положительного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Third-order nonlinearity type значение IIP3.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Output third-order intercept point —
выходная точка перехвата третьего порядка
Real number
Details
Выходная точка перехвата третьего порядка, заданная в виде вещественного положительного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Third-order nonlinearity type значение OIP3.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Input 1 dB compression point —
входная точка сжатия 1 дБ
Real number
Details
Входная точка сжатия 1 дБ, заданная в виде вещественного положительного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Third-order nonlinearity type значение IP1dB.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Output 1 dB compression point —
выходная точка сжатия 1 дБ
Real number
Details
Выходная точка сжатия 1 дБ, заданная в виде вещественного положительного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Third-order nonlinearity type значение OP1dB.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Input saturation point —
точка насыщения входа
Real number
Details
Точка насыщения входа, заданная в виде вещественного положительного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Third-order nonlinearity type значение IPsat.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Output saturation point —
точка насыщения выхода
Real number
Details
Точка насыщения выхода, заданная в виде положительного вещественного числа.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Third-order nonlinearity type значение OPsat.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
Основные
#
Options to mixer noise to system —
включение в систему шума от смесителя
Logical
Details
Установите этот флажок, чтобы добавить шум смесителя к входному сигналу.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Type of noise —
тип шума
noise-temperature | NF | noise-factor
Details
Тип шума. Задается как:
-
noise-temperature– температура шума -
NF– коэффициент шума -
noise-factor– коэффициент шума
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Options to mixer noise to system.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
# Noise temperature (K) — температура шума смесителя
Details
Температура шума для моделирования шума смесителя, заданная как неотрицательное вещественное число.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Options to mixer noise to system и для параметра Type of noise значение noise-temperature.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Noise figure (dB) —
коэффициент шума смесителя
Real number
Details
Коэффициент шума для моделирования шума смесителя, задается как неотрицательное вещественное число.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Options to mixer noise to system и для параметра Type of noise значение NF.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Noise factor to model mixer noise —
коэффициент шума смесителя
Real number
Details
Коэффициент шума для моделирования шума смесителя, задается в виде целочисленного положительного скаляра, .
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Source of initial seed —
источник начального значения
auto | user
Details
Источник начального значения, используемый для подготовки генератора гауссовского шума случайных чисел. Задается как:
-
auto– источник для каждого смесителя генерируются с помощью генератора случайных чисел. Метод сброса экземпляра не влияет. -
user– если для параметра Source of initial seed установлено значениеauto, значение, указанное в параметре Seed for random number generator, используется для инициализации генератора случайных чисел, а метод сброса сбрасывает генератор случайных чисел, используя значение свойства Seed for random number generator.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Options to mixer noise to system или Add LO phase noise to LO signal.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Seed for random number generator —
источник для генератора случайных чисел
Real number
Details
Начальное значение для генератора случайных чисел, заданное как целое неотрицательное число, . Используйте это значение для инициализации генератора случайных чисел.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Options to mixer noise to system или Add LO phase noise to LO signal и для параметра Source of initial seed значение user.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Add LO phase noise to LO signal —
включение фазового шума LO к сигналу LO
Logical
Details
Установите этот флажок, чтобы добавить фазовый шум LO к сигналу LO в зависимости от частоты.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Phase noise level (dBc/Hz) —
уровень фазового шума относительно несущей
Scalar / array of real numbers
Details
Уровень фазового шума относительно несущей, заданный в виде отрицательного вещественного скаляра или вектора.
| Количество значений, перечисленных в параметре Phase noise level relative to carrier, должно быть равно количеству значений в параметре Phase frequency offset. |
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Add LO phase noise to LO signal.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Frequency offset (Hz) —
смещение фазовой частоты
Scalar / array of real numbers
Details
Смещение частоты в виде положительного вещественного скаляра или вектора положительных возрастающих вещественных значений.
| Количество значений, перечисленных в параметре Phase frequency offset, должно быть равно количеству значений в параметре Phase noise level relative to carrier. |
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Add LO phase noise to LO signal.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Options to automatically determine number of frequency bins —
включение автоматического определения количества частотных бинов
Logical
Details
Установите этот флажок, чтобы автоматически определить количество частотных бинов, используемых в спектре двухстороннего фазового шума.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажки параметров Options to mixer noise to system и Add LO phase noise to LO signal.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Number of sample in time-domain signal —
количество отсчетов в сигнале во временной области
Real number
Details
Количество отсчетов в сигнале во временной области для блоков периода дискретизации или количество частотных линий (бинов) в двустороннем частотном спектре сигнала для достижения требуемого частотного разрешения для заданного смещения частоты, заданного как действительное неотрицательное целое число, . Частотное разрешение увеличивается с ростом значения количества отсчетов сигнала.
| Значение этого параметра должно быть равно степени двойки. |
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажки параметров Options to mixer noise to system и Add LO phase noise to LO signal.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Source of initial seed —
описание отсутствует
auto | user
Details
описание отсутствует
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Seed for random number generator —
описание отсутствует
Real number
Details
Описание отсутствует.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
Алгоритмы
Архитектуры и уравнения дизайна блока Mixer
Здесь представлены архитектурные модели для блока Mixer. Здесь приведены данные по смесителю и фазовому шуму для всех случаев.
Модуляторы и демодуляторы
Архитектуры модулятора и демодулятора включают системный шум, фазовый шум и нелинейные полиномы для трансляции несущей. Генератор случайных чисел используется в качестве входа для генерации фазового шума.
Выходной сигнал идеальной схемы модулятора и демодулятора с нелинейностями, , задается этим уравнением:
где
IQ-модулятор
Первичный IQ-модулятор состоит из двух смесителей, и . Смесители преобразуют сигналы базовой полосы в радиочастотные сигналы и обычно используются в архитектурах прямого преобразования. Смесители и отвечают за введение усиления, дисбаланса усиления, фазового дисбаланса и нелинейности в IQ-демодулятор.
Выходной сигнал IQ-модулятора, , определяется как:
где
Линейные коэффициенты усиления модуляторов и приведены в уравнении:
где
IQ-демодулятор
Ниже приведена архитектура IQ-демодулятора. Синфазная, , и квадратурная составляющая, , модулированного сигнала являются выходом и соответственно. Смесители, и , отвечают за введение усиления, дисбаланса усиления, дисбаланса фазы и нелинейности в IQ-демодулятор.
Выход IQ-демодулятора, , имеет вид
где
Линейные коэффициенты усиления модуляторов и приведены в этом уравнении.
где
Боковые полосы блока Mixer
Верхний и нижний боковые диапазоны
Выражение для показывает образование верхней и нижней боковых полос, и , и влияние разности значений входной несущей и сигнала LO на синусоидальную функцию. Применение тригонометрического тождества:
к выражению произведения смесителей, , дает
где член, связанный с более высокой выходной частотой, , является верхней боковой полосой, а – нижней боковой полосой. Установите для параметра Type of mixer значение mod.
Для демодуляторов в качестве выхода может использоваться только нижняя боковая полоса.
Выбор смесителя по типу
При выборе типа смесителя в этой таблице представлены доступные варианты боковых полос в соответствии с параметрами блока LO phase offset, IQ gain imbalance и IQ phase imbalance.
| Тип смесителя | Искажения | Шум |
|---|---|---|
Модулятор |
Смещение фазы LO и нелинейности. |
Смещение фазы LO, шум смесителя и системы. |
Демодулятор |
||
IQ-модулятор/демодулятор |
Дисбаланс усиления, фазовый дисбаланс и нелинейность. |
Иконки блока Mixer
В этой таблице показано, как будут меняться значки блока в зависимости от значений параметров Type of mixer, Options to mixer noise to system и Add LO phase noise to LO signal.
| Type of mixer | Options to mixer noise to system | Add LO phase noise to LO signal: выкл. | Add LO phase noise to LO signal: вкл. |
|---|---|---|---|
Модулятор
( |
|
|
|
|
|
|
|
Демодулятор
( |
|
|
|
|
|
|
|
IQ-Модулятор
( |
|
|
|
|
|
|
|
IQ-Демодулятор
( |
|
|
|
|
|
|
Литература
-
Razavi, Behzad. "Basic Concepts in RF Microelectronics", 2nd edition, Prentice Hall, 2012.
-
Kundert, Ken."Accurate and Rapid Measurement of IP2 and IP3," The Designer Guide Community, May 22, 2002.
-
Kasdin, N.J. "Discrete Simulation of Colored Noise and Stochastic Processes and 1/f α Power Law Noise Generation." Proceedings of the IEEE 83, no. 5 (May 1995): 802–27. https://doi.org/10.1109/5.381848.