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 иконок блоков смесителя динамические и указывают на текущий набор примененных параметров шума. Для получения дополнительной информации см. Иконки блока Mixer.
Порты
Вход
#
In
—
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
#
Out
—
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
#
Тип смесителя —
тип смесителя
модулятор | демодулятор | квадратурный модулятор | квадратурный демодулятор
Details
Тип смесителя. Задается как:
-
модулятор– модулятор -
демодулятор– демодулятор -
квадратурный модулятор– IQ-модулятор -
квадратурный демодулятор– IQ-демодулятор
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
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 |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Преобразование частоты —
боковые полосы смесителя
вниз | суммарная
Details
Боковые полосы смесителя. Задаются как:
-
вниз -
суммарная
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип смесителя значение модулятор.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
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 Тип смесителя значение модулятор, демодулятор или квадратурный демодулятор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип смесителя значение модулятор, демодулятор или квадратурный демодулятор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
Основные
#
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 Тип смесителя значение модулятор или демодулятор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип смесителя значение квадратурный модулятор или квадратурный демодулятор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип смесителя значение квадратурный модулятор или квадратурный демодулятор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Тип нелинейности 3-го порядка —
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 |
#
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 Тип нелинейности 3-го порядка значение IIP3.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип нелинейности 3-го порядка значение OIP3.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип нелинейности 3-го порядка значение IP1dB.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип нелинейности 3-го порядка значение OP1dB.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип нелинейности 3-го порядка значение IPsat.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Тип нелинейности 3-го порядка значение OPsat.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
Основные
#
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 |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Тип шума —
тип шума
тепловой шум | коэффициент шума | фактор шума
Details
Тип шума. Задается как:
-
тепловой шум– температура шума; -
коэффициент шума– коэффициент шума в дБ -
фактор шума– безразмерный коэффициент шума.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Шумовые характеристики смесителя.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
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 Шумовые характеристики смесителя и для параметра Тип шума значение тепловой шум.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Коэффициент шума (дБ) —
коэффициент шума смесителя
Вещественное число
Details
Коэффициент шума в дБ для моделирования шума смесителя, задается как неотрицательное вещественное число.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Шумовые характеристики смесителя и для параметра Тип шума значение коэффициент шума.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Фактор шума —
коэффициент шума смесителя
Вещественное число
Details
Коэффициент шума для моделирования шума смесителя, задается в виде целочисленного положительного скаляра, .
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Шумовые характеристики смесителя и для параметра Тип шума значение фактор шума.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
Установка начального значения генератора ПСП —
источник начального значения
автоматическая | пользовательская
Details
Источник начального значения, используемый для подготовки генератора гауссовского шума случайных чисел. Задается как:
-
автоматическая– источник для каждого смесителя генерируются с помощью генератора случайных чисел. Метод сброса экземпляра не влияет. -
пользовательская– если для параметра Установка начального значения генератора ПСП установлено значениеавтоматическая, значение, указанное в параметре Начальное значение генератора ПСП, используется для инициализации генератора случайных чисел, а метод сброса сбрасывает генератор случайных чисел, используя значение свойства Начальное значение генератора ПСП.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Шумовые характеристики смесителя или Добавление фазового шума в опорный генератор.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Нет |
#
Начальное значение генератора ПСП —
начальное значение 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 Шумовые характеристики смесителя или Добавление фазового шума в опорный генератор и для параметра Установка начального значения генератора ПСП значение пользовательская.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
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 Уровень фазовых шумов (дБн/Гц), должно быть равно количеству значений в параметре Смещение частоты (Гц). |
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Добавление фазового шума в опорный генератор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Смещение частоты (Гц), должно быть равно количеству значений в параметре Уровень фазовых шумов (дБн/Гц). |
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок параметра Добавление фазового шума в опорный генератор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
Да |
#
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 Шумовые характеристики смесителя и Добавление фазового шума в опорный генератор.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Настраиваемый |
Нет |
| Вычисляемый |
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 Шумовые характеристики смесителя и Добавление фазового шума в опорный генератор.
| 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 Тип смесителя значение модулятор.
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 Тип смесителя, Шумовые характеристики смесителя и Добавление фазового шума в опорный генератор.
| 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.