RF Blockset

Conception et simulation de systèmes RF

 

RF Blockset™ (anciennement SimRF™) offre une bibliothèque de composants et un moteur de simulation Simulink® pour la conception de systèmes RF tels que les systèmes de communications ou les radars.

RF Blockset vous permet de simuler des amplificateurs RF et modéliser les effets non linéaires et effets mémoire pour estimer le gain, le bruit et les distorsions d'intermodulation. Vous pourrez modéliser les mélangeurs RF pour prédire leur réjection de fréquence image, les phénomènes de couplage et le bruit de phase de l'oscillateur local ou les éventuels offsets. Vous pourrez aussi simuler des désadaptations d'impédance en fonction de la fréquence. Les modèles RF peuvent être définis à l'aide des spécifications des fiches techniques ou de données mesurées, et être utilisés pour simuler avec précision des systèmes adaptatifs, notamment des algorithmes de contrôle automatique de gain (AGC) et de pré-distorsion numérique (DPD).

L'application RF Budget Analyzer vous permet de générer automatiquement des modèles d'émetteurs-récepteurs ainsi que des test benches qui permettent de mesurer et valider les performances à l’aide d’une simulation multi-porteuse (circuit envelope).

Avec RF Blockset, vous pouvez modéliser des systèmes RF à différents niveaux d'abstraction. Le mode ‘circuit envelope’ permet une simulation haute-fidélité et multiporteuse de réseaux utilisant des topologies arbitraires. La bibliothèque Equivalent Baseband permet quant à elle une simulation monoporteuse et rapide de réseaux cascade.

Commencer :

Bilan de liaison et simulation système

Calculez le budget  d'un réseau de composants RF en cascade en termes de bruit, de puissance, de gain et de non-linéarité. Générez automatiquement des modèles de niveau système pour la simulation d'enveloppe et l’analyse multiporteuse.

Bilan de liaison RF et conception top-down

Utilisez l'application RF Budget Analyzer pour créer graphiquement un réseau de composants RF cascade ou définissez-la dans MATLAB®. Analysez le bilan de liaison en termes de bruit, de puissance, de gain et de non-linéarité.

Déterminez les spécifications au niveau système des émetteurs-récepteurs RF pour les systèmes de communications sans fil et les systèmes radar. Calculez le budget de la liaison en tenant compte des désadaptations d'impédance plutôt qu'en vous appuyant sur des feuilles de calcul personnalisées et des calculs complexes. Examinez les résultats numériquement ou graphiquement en traçant différentes métriques.

Simulation rapide de systèmes RF

À partir de l'application RF Budget Analyzer, générez des modèles RF Blockset et des test benches pour la simulation d'enveloppe de circuits multiporteuse. Utilisez les modèles générés automatiquement comme base de référence pour poursuivre l'élaboration de l'architecture RF. Simulez les imperfections qui ne peuvent pas être prises en compte analytiquement, telles que les fuites, les interférences, la conversion directe et les architectures MIMO.

Utilisez la bibliothèque Equivalent Baseband pour estimer rapidement l'impact des phénomènes RF sur les performances globales du système. Modélisez une chaîne de composants RF et réalisez une simulation monoporteuse d'émetteurs-récepteurs superhétérodynes, incluant les imperfections RF telles que le bruit et la non-linéarité d'ordre impair.

Techniques de simulation prises en charge par RF Blockset.

Simulation de systèmes RF et de communications numériques

Modélisez des émetteurs-récepteurs RF avec les algorithmes de traitement du signal. Simulez rapidement des émetteurs-récepteurs RF adaptatifs au niveau système.

Simulation de systèmes RF et algorithmes de traitement numérique du signal

Élaborez des modèles de systèmes sans fil, tels que des émetteurs-récepteurs RF, des convertisseurs analogiques, des algorithmes de traitement numérique du signal et une logique de contrôle.

Créez des spécifications exécutables au niveau système et explorer différentes architectures RF par la simulation. Vous pouvez également retenir une architecture particulière et développer les algorithmes de traitement numérique du signal qui permettront la tenue des performances ou d’atténuer l’effet des imperfections.

Simulez des systèmes bouclés qui comportent des chaines de rétroaction imbriquées telles que des récepteurs RF avec contrôle automatique de gain (AGC), des émetteurs RF avec prédistorsion numérique (DPD), des réseaux d'antennes avec algorithmes de formation de faisceaux et des circuits d’adaptation d’impédance adaptatifs.

Modélisation des composants RF au niveau du système

Modélisez les composants RF à un niveau système, et non au niveau du transistor, et accélérez la simulation. Utilisez des modèles d'amplificateurs, de mélangeurs, des paramètres S, des filtres et d'autres composants RF, caractérisés par les spécifications de leurs fiches techniques (linéaires et non linéaires) ou des données de mesure.

Utilisez des composants ajustables tels que des amplificateurs à gain variable, des atténuateurs, des déphaseurs et des commutateurs pour construire des systèmes RF adaptatifs dont les caractéristiques sont directement contrôlées par des signaux Simulink variant dans le temps. Intégrez la logique de contrôle et les algorithmes de traitement du signal dans la simulation des émetteurs-récepteurs RF pour développer des modèles tels que les émetteurs-récepteurs ADI.

Créez vos propres blocs RF en utilisant le langage Simscape™ et créez des composants RF personnalisés (Simscape requis).

Amplificateurs et mélangeurs RF

Modélisez des composants non linéaires RF utilisant les spécifications des fiches techniques et les données de caractérisation.

Amplificateurs RF

Spécifiez le gain, le facteur de bruit ou les données de bruit ponctuel, les points d'interception de deuxième et de troisième ordre (IP2 et IP3), le point de compression à 1 dB et le niveau de saturation des amplificateurs. Importez des fichiers Touchstone® et utilisez les paramètres S pour modéliser les impédances d'entrée et de sortie, le gain et l'isolation inverse. Utilisez l'amplificateur à gain variable pour modéliser les caractéristiques non linéaires variant dans le temps.

Pour les amplificateurs de puissance, utilisez les caractéristiques de non linéarité telles que AM/AM-AM/PM, ou utilisez des données de régression des signaux temporels entrée/sortie (bande étroite ou  large bande) en modélisant l’effet mémoire par un polynôme généralisé.

Mélangeurs et modulateurs

Modélisez les étapes de transposition de fréquence avec le bloc mélangeur. Spécifiez le gain, le facteur bruit ou les données de bruit ponctuel, les points d'interception de deuxième et de troisième ordre (IP2 et IP3), le point de compression à 1 dB et le niveau de saturation.

Utilisez les tables d'intermodulation du mélangeur pour décrire les effets des spurs et des produits d’intermodulation dans les émetteurs-récepteurs superhétérodynes.

Modélisez la conversion directe ou les modulateurs et démodulateurs superhétérodynes au niveau système, y compris le filtrage de fréquence image et de sélectivité du canal. Spécifiez les déséquilibres en gain et en phase, les fuites d’OL et le bruit de phase. Editez le système pour l’affiner et le personnaliser davantage.

Modélisation d'un récepteur Hartley à faible IF

Paramètres S, filtres RF et systèmes linéaires

Simulez le comportement des composants linéaires en fonction de la fréquence au niveau système à l'aide de paramètres S ou des spécifications des fiches techniques.

Simulation de paramètres S

Importez et simulez des données de paramètres S jusqu'à 8 ports. Créez des réseaux arbitraires en connectant des blocs de paramètres S à d'autres composants RF et tenez compte des désadaptations d'impédance et des effets du filtrage.

Importez des fichiers Touchstone ou lisez les données des paramètres S directement depuis l'espace de travail MATLAB. Simulez les paramètres S dans le domaine temporel avec l'ajustement rationnel ou dans le domaine fréquentiel avec une approche basée sur la convolution. Modélisez les données de systèmes passifs et actifs avec la description des variations des amplitudes et phases en fonction de la fréquence.

Incluez automatiquement le bruit généré par les paramètres S passifs dans la simulation. Vous pouvez également spécifier des paramètres de bruit en fonction de la fréquence pour les paramètres S des composants actifs.

Filtres RF et composants linéaires

Concevez des filtres RF en utilisant les gabarits Butterworth, Chebyshev et Inverse Chebyshev, évaluez la topologie des circuits et réalisez des simulations sur l'enveloppe des circuits. Vous pouvez également utilisez des filtres idéaux pour sélectionner uniquement des fréquences, ou utiliser des composants RLC et des impédances complexes arbitraires pour décrire tout réseau linéaire arbitraire.

Modélisez des jonctions telles que des circulateurs, des coupleurs, des diviseurs de puissance et des combineurs avec différentes caractéristiques et les spécifications des fiches techniques. Utilisez des déphaseurs pour modéliser les architectures de formation de faisceaux.

Détail d'un récepteur RF multi-antennes.

Bruit

Simulez les effets thermiques et du bruit de phase au niveau système.

Modélisation du bruit

Générez un bruit thermique proportionnel à l'atténuation introduite par les composants passifs tels que les résistances, les atténuateurs et les paramètres S.

Pour les composants actifs, spécifiez le facteur bruit et les données de bruit ponctuel ou utilisez les données de bruit figurant dans les fichiers Touchstone. Spécifiez des distributions de bruit arbitraires pour les oscillateurs locaux et modélisez le bruit de phase.

Les désadaptations d'impédance affectent le transfert de la puissance du signal et du bruit, et la simulation permet l'optimisation des systèmes à faible bruit et l'estimation correcte du rapport signal à bruit.

Effets du bruit thermique et du bruit de phase sur un signal à deux tons.

Test benches

Validez la performance des émetteurs et des récepteurs RF à l'aide de test benches avant les tests en laboratoire.

Validation de modèles RF

Mesurez le gain, le facteur bruit et les paramètres S du système dans différentes conditions de fonctionnement. Validez les caractéristiques non linéaires telles que IP2, IP3, la réjection de fréquence image et offsets. Les test benches génèrent les stimuli et mesurent la réponse du système pour retourner la mesure souhaitée.

Les test benches générés automatiquement à partir de l'application RF Budget Analyzer prennent en charge aussi bien les architectures hétérodynes que homodynes.

Test bench RF Blockset pour la mesure de l'OIP3

Nouveautés

Antenna Block

Model transmit and receive antenna with frequency dependent impedance and radiation pattern

N-Port S-Parameter Block

Model S-Parameter objects with more than 8-ports

Amplifier block

Model a nonlinear amplifier with noise in Simulink using one of four methods

Intermodulation Table (IMT) Mixer Block

Simulate mixer spurs using IMT

S-Parameter Testbench Block

Measure S-parameters of arbitrary networks using circuit envelope

See release notes for details on any of these features and corresponding functions.