Mixer

Страница в процессе разработки.

Модели -РЧ и IQ-модулятора и демодулятора с помехами и шумом.

mixer

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	`Float64` \| `Single`
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	`Float64` \| `Single`
Поддержка комплексных чисел	Да

Параметры

# Тип смесителя — тип смесителя
модулятор | демодулятор | квадратурный модулятор | квадратурный демодулятор

Details

Тип смесителя. Задается как:

mod - модулятор
demod - демодулятор
iqmod - IQ-модулятор
iqdemod - IQ-демодулятор

Значение по умолчанию	`mod`
Имя для программного использования	`MixerType`
Настраиваемый	Нет

# Преобразование усиления для смесителя (дБ) — коэффициент преобразования для смесителя
Вещественное число

Details

Коэффициент усиления преобразования для модели смесителя, заданный в виде вещественного числа.

Значение по умолчанию	`0`
Имя для программного использования	`ConvGain`
Настраиваемый	Нет

# Преобразование частоты — боковые полосы смесителя
вниз | суммарная

Details

Боковые полосы смесителя. Задаются как:

lower
upper

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Mixer type значение mod.

Значение по умолчанию	`upper`
Имя для программного использования	`MixerSideBand`
Настраиваемый	Нет

# Частота несущей радиосигнала (Гц) — частота несущей радиочастоты
Вещественное число

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	`1e9`
Имя для программного использования	`RfFreq`
Настраиваемый	Нет

# Частота гетеродина (Гц) — частота локального генератора
Вещественное число

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	`1e8`
Имя для программного использования	`LocFreq`
Настраиваемый	Нет

Параметры

# Сдвиг по фазе гетеродина (град) — смещение фазы LO
Вещественное число

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	`0`
Имя для программного использования	`LoPhaseOffset`
Настраиваемый	Нет

# Рассогласование усиления квадратурных компонент (дБ) — дисбаланс коэффициента усиления IQ
Вещественное число

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	`0`
Имя для программного использования	`GainImbalance`
Настраиваемый	Нет

# Рассогласование по фазе квадратурных компонент (град) — дисбаланс фаз IQ
Вещественное число

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	`0`
Имя для программного использования	`PhaseImbalance`
Настраиваемый	Нет

Details

Тип нелинейности третьего порядка в кубической полиномиальной модели. Задается как:

IIP3
OIP3
IP1dB
OP1dB
IPsat
OPsat

Значение по умолчанию	`OIP3`
Имя для программного использования	`NonLinearityType`
Настраиваемый	Нет

# Точка пересечения по интермодуляции 3-го порядка по входу — входная точка перехвата третьего порядка
Вещественное число

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	`Inf`
Имя для программного использования	`IIP3`
Настраиваемый	Нет

# Точка пересечения по интермодуляции 3-го порядка по выходу — выходная точка перехвата третьего порядка
Вещественное число

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	`Inf`
Имя для программного использования	`OIP3`
Настраиваемый	Нет

# Точка одно-децибельной компрессии по входу — входная точка сжатия 1 дБ
Вещественное число

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	`Inf`
Имя для программного использования	`IP1dB`
Настраиваемый	Нет

# Точка одно-децибельной компрессии по выходу — выходная точка сжатия 1 дБ
Вещественное число

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	`Inf`
Имя для программного использования	`OP1dB`
Настраиваемый	Нет

# Точка насыщения по входу — точка насыщения входа
Вещественное число

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	`Inf`
Имя для программного использования	`IPsat`
Настраиваемый	Нет

# Точка насыщения по выходу — точка насыщения выхода
Вещественное число

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	`Inf`
Имя для программного использования	`OPsat`
Настраиваемый	Нет

Параметры

# Шумовые характеристики смесителя — включение в систему шума от смесителя
Логический тип

Details

Установите этот флажок, чтобы добавить шум смесителя к входному сигналу.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`MixerNoise`
Настраиваемый	Нет

# Тип шума — тип шума
тепловой шум | коэффициент шума | фактор шума

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.

Значение по умолчанию	`NF`
Имя для программного использования	`MixerNoiseType`
Настраиваемый	Нет

# Шумовая температура (К) — 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	`290`
Имя для программного использования	`noise-temperature`
Настраиваемый	Нет

# Коэффициент шума (дБ) — коэффициент шума смесителя
Вещественное число

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	`10 * log10( 2 )`
Имя для программного использования	`NF`
Настраиваемый	Нет

# Фактор шума — коэффициент шума смесителя
Вещественное число

Details

Коэффициент шума для моделирования шума смесителя, задается в виде целочисленного положительного скаляра,

Значение по умолчанию	`2`
Имя для программного использования	`noise-factor`
Настраиваемый	Нет

# Установка начального значения генератора ПСП — источник начального значения
автоматическая | пользовательская

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 значение auto, 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.

Значение по умолчанию	`auto`
Имя для программного использования	`SeedSourceMixerNoise`
Настраиваемый	Нет

# Начальное значение генератора ПСП — источник для генератора случайных чисел
Вещественное число

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	`67987`
Имя для программного использования	`SeedMixerNoise`
Настраиваемый	Нет

# Добавление фазового шума в опорный генератор — включение фазового шума LO к сигналу LO
Логический тип

Details

Установите этот флажок, чтобы добавить фазовый шум LO к сигналу LO в зависимости от частоты.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`PhaseNoise`
Настраиваемый	Нет

# Уровень фазовых шумов (дБн/Гц) — уровень фазового шума относительно несущей
Скаляр / массив вещественных чисел

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	`[-145 -150]`
Имя для программного использования	`PhaseNoiseLevel`
Настраиваемый	Нет

# Смещение частоты (Гц) — смещение фазовой частоты
Скаляр / массив вещественных чисел

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	`[1000 50000]`
Имя для программного использования	`FreqOffset`
Настраиваемый	Нет

# Автоматическое определение количества элементов разрешения по частоте — включение автоматического определения количества частотных бинов
Логический тип

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	`true (включено)`
Имя для программного использования	`AutoResolution`
Настраиваемый	Нет

# Количество отсчётов сигнала во временной области — количество отсчетов в сигнале во временной области
Вещественное число

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	`0`
Имя для программного использования	`NumSamples`
Настраиваемый	Нет

# Установка начального значения генератора ПСП — описание отсутствует
автоматическая | пользовательская

Details

описание отсутствует

Значение по умолчанию	`auto`
Имя для программного использования	`SeedSourcePhaseNoise`
Настраиваемый	Нет

# Начальное значение генератора ПСП — описание отсутствует
Вещественное число

Details

Описание отсутствует.

Значение по умолчанию	`67987`
Имя для программного использования	`SeedPhaseNoise`
Настраиваемый	Нет

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.

mixer 1 ru

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.

mixer 2 ru

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.

mixer 3 ru

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.

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 (mod)

выключен

mixer

mixer 2

включен

mixer 1

mixer 3

Демодулятор (demod)

выключен

mixer 4

mixer 5

включен

mixer 6

mixer 7

IQ-Модулятор (iqmod)

выключен

mixer 8

mixer 9

включен

mixer 10

mixer 11

IQ-Демодулятор (iqdemod)

включен

mixer 12

mixer 13

выключен

mixer 14

mixer 15

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.

Смотрите также

Amplifier