基于ADS的RF2000無線傳輸系統鏈路仿真計算

孫瑜

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

【關鍵詞】 RF2000無線傳輸系統 鏈路計算 仿真

一、引言

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

二、RF2000無線傳輸系統框圖及技術指標

RF2000無線傳輸系統本質上就是一個射頻傳輸系統。它包括發射機、發射天線、傳播空間、接收天線以及接收機。

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

帶通濾波器（BPF）的技術指標：①信號增益（GBPF）②通帶帶寬（BW）

低噪聲放大器（LNA）的技術指標：①噪聲系數FLNA②增益GLNA

混頻器（MIXER）的技術指標： ①噪聲系數FMIX ②變頻損耗GMIX

中頻放大器（IF）的技術指標：①噪聲系數FIF ②增益GIF

三、系統鏈路仿真與計算的實現

3.1 MATLAB軟件實現鏈路計算

GUIDE是MATLAB為GUI編程用戶設計程序界面、編寫程序功能內核而提供的一個圖形界面形式的集成化開發環境。相對于M文件編程實現GUI界面設計，GUIDE更加簡便、快捷，因此本文中使用GUIDE輔助設計實現GUI程序的前臺界面。在完成以上GUI程序中回調函數的編寫之后，在生成的GUI界面中輸入參數，即可看到系統分析的結果。

3.2 ADS軟件實現鏈路仿真

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框圖的接收機部分進行仿真。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系統仿真，可以知道當前設計的系統參數。依據MATLAB GUI界面的輸入參數，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鏈路仿真結果對比

在MATLAB鏈路計算程序中，除了GUI界面的系統分析（System Analysis）結果之外，還對接收機的整體性能進行了計算分析。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。

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

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

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作一個理想帶通濾波器的，這樣也就導致ADS仿真出來的級聯噪聲總功率（OutNPwrTotal_dBm）總是會比MATLAB計算分析出來的大，進而導致ADS仿真出來的級聯信噪比（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的計算分析結果是正確的。

五、結束語

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

參 考 文 獻

[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設計（第2版）.電子工業出版社.2011

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

[4] 黃玉蘭編著ADS射頻電路設計基礎與典型應用.人民郵電出版社.2010

[5] Harvey Lehpamer著，伍疆、羅常青、晉艷偉譯.無線網絡傳輸系統設計.電子工業出版社.2003