基于ADS的RF2000無線傳輸系統(tǒng)鏈路仿真計算

孫瑜

【摘要】 文章分析了RF2000無線傳輸系統(tǒng)的特點，給出了簡化的無線傳輸系統(tǒng)框圖并詳細(xì)地描述了各組成部分及其技術(shù)指標(biāo)。利用MATLAB軟件實現(xiàn)了GUI界面的傳輸鏈路計算，并且使用ADS軟件進(jìn)行了鏈路仿真，將二者的結(jié)果進(jìn)行了對比，驗證了鏈路計算的正確性。

【關(guān)鍵詞】 RF2000無線傳輸系統(tǒng) 鏈路計算 仿真

一、引言

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對高性能大容量無線通信系統(tǒng)的需求越來越大。這種需求使得無線通信系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，因此無線系統(tǒng)仿真與計算也變得越來越重要。同時對于實際射頻電路設(shè)計也具有很大的參考價值。

二、RF2000無線傳輸系統(tǒng)框圖及技術(shù)指標(biāo)

RF2000無線傳輸系統(tǒng)本質(zhì)上就是一個射頻傳輸系統(tǒng)。它包括發(fā)射機、發(fā)射天線、傳播空間、接收天線以及接收機。

發(fā)射與接收天線（ANTENNA）的技術(shù)指標(biāo)：①發(fā)射增益（Gt）②發(fā)射效率（nt）③發(fā)射駐波比（SWRt）

帶通濾波器（BPF）的技術(shù)指標(biāo)：①信號增益（GBPF）②通帶帶寬（BW）

低噪聲放大器（LNA）的技術(shù)指標(biāo)：①噪聲系數(shù)FLNA②增益GLNA

混頻器（MIXER）的技術(shù)指標(biāo)： ①噪聲系數(shù)FMIX ②變頻損耗GMIX

中頻放大器（IF）的技術(shù)指標(biāo)：①噪聲系數(shù)FIF ②增益GIF

三、系統(tǒng)鏈路仿真與計算的實現(xiàn)

3.1 MATLAB軟件實現(xiàn)鏈路計算

GUIDE是MATLAB為GUI編程用戶設(shè)計程序界面、編寫程序功能內(nèi)核而提供的一個圖形界面形式的集成化開發(fā)環(huán)境。相對于M文件編程實現(xiàn)GUI界面設(shè)計，GUIDE更加簡便、快捷，因此本文中使用GUIDE輔助設(shè)計實現(xiàn)GUI程序的前臺界面。在完成以上GUI程序中回調(diào)函數(shù)的編寫之后，在生成的GUI界面中輸入?yún)?shù)，即可看到系統(tǒng)分析的結(jié)果。

3.2 ADS軟件實現(xiàn)鏈路仿真

考慮到在ADS軟件中沒有集成化的天線模塊，因此只對無線傳輸系統(tǒng)框圖的接收機部分進(jìn)行仿真。本次仿真包括一個射頻輸入端口、帶通濾波器（BPF）、低噪聲放大器（LNA）、下變頻的混頻器（MIXER）、中頻放大器（IF）。通過ADS系統(tǒng)仿真，可以知道當(dāng)前設(shè)計的系統(tǒng)參數(shù)。依據(jù)MATLAB GUI界面的輸入?yún)?shù)，可以知道f為5.8GHz、B為20MHz、Pr為-76.394dBm、GBPF為-1.5dB、GLNA為20dB、FLNA為2.5dB、GMIX為-8dB、FMIX為10dB、GIF為30dB、FIF為5dB。

四、MATLAB鏈路計算與ADS鏈路仿真結(jié)果對比

在MATLAB鏈路計算程序中，除了GUI界面的系統(tǒng)分析（System Analysis）結(jié)果之外，還對接收機的整體性能進(jìn)行了計算分析。在不考慮天線的噪聲溫度時，獲得了接收機的如圖1所示的性能指標(biāo)。

對ADS鏈路仿真原理圖的仿真結(jié)果如圖2所示，仿真結(jié)果所包括的性能指標(biāo)與GUI的計算分析一樣。

由ADS鏈路仿真結(jié)果可知，它的OutPGain_ dB、NF_RefIn_NoImage_ dB以及OutPwr_dBm這三個性能指標(biāo)與MATLAB計算分析結(jié)果相符。

雖然兩者均沒有考慮接收天線噪聲的影響，但是OutNPwrTotal_dBm、OutSNR_Total_dB這兩項指標(biāo)看起來還是相差較大。這其中的原因在于：在MATLAB計算分析中，把帶通濾波器（BPF）當(dāng)作了一個理想帶通濾波器；而在ADS原理圖的鏈路仿真中，是不可能把巴特沃茲帶通濾波器當(dāng)作一個理想帶通濾波器的，這樣也就導(dǎo)致ADS仿真出來的級聯(lián)噪聲總功率（OutNPwrTotal_dBm）總是會比MATLAB計算分析出來的大，進(jìn)而導(dǎo)致ADS仿真出來的級聯(lián)信噪比（OutSNR_Total_dB）總是會比MATLAB計算分析出來的小。考慮到這些因素所帶來的誤差范圍，可以知道GUI的計算分析結(jié)果是正確的。

五、結(jié)束語

本文根據(jù)RF2000無線傳輸系統(tǒng)的特點，利用 MATLAB GUI 完成了RF2000無線傳輸系統(tǒng)的鏈路計算，并用 ADS 軟件對接收機做了鏈路仿真。經(jīng)過MATLAB鏈路計算與ADS鏈路仿真對比，驗證了計算結(jié)果的正確性。在GUI界面算出來的系統(tǒng)最大傳輸距離R、接收機的輸入功率Pr等都是重要的系統(tǒng)參數(shù)，對于實際射頻電路的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周建興、豈興明、矯津毅等.MATLAB從入門到精通（第2版）.人民郵電出版社.2012

[2] 陳垚光、毛濤濤、王正林等.精通MATLAB GUI設(shè)計（第2版）.電子工業(yè)出版社.2011

[3] 徐興福主編ADS2008射頻電路設(shè)計與仿真實例.電子工業(yè)出版社.2009

[4] 黃玉蘭編著ADS射頻電路設(shè)計基礎(chǔ)與典型應(yīng)用.人民郵電出版社.2010

[5] Harvey Lehpamer著，伍疆、羅常青、晉艷偉譯.無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)設(shè)計.電子工業(yè)出版社.2003