專有無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真與文檔

傳播模型

鏈路分析工作表是ADI SRD Design Studio中另一項(xiàng)有用的工具，可用于估計(jì)各種條件下的鏈路預(yù)算和范圍。與所有其它任務(wù)一樣，它集成在主仿真器中。為符合輻射遮蔽而進(jìn)行的數(shù)據(jù)速率更改將引起靈敏度的相應(yīng)變化，從而影響鏈路預(yù)算，并最終影響傳播范圍。與獨(dú)立工具集相比，這項(xiàng)功能的優(yōu)勢(shì)在于，一個(gè)參數(shù)的變化(如數(shù)據(jù)速率)將會(huì)影響到其它的工作表。

鏈路分析首先計(jì)算鏈路預(yù)算，也就是發(fā)送功率與接收靈敏度之間的差值，同時(shí)會(huì)考慮所有的濾波損耗或天線損耗。圖3所示的是用于這個(gè)仿真的器件設(shè)置。

圖3、鏈路分析模塊

然后，可以通過在仿真中增大天線之間的距離來確定范圍，直到路徑損耗等于鏈路預(yù)算為止，這個(gè)位置就是鏈路裕量等于0 dB的地方。路徑損耗通過用戶選擇的傳播模型進(jìn)行計(jì)算;可支持三種不同的傳播模型：自由空間、地上，以及簡(jiǎn)單室內(nèi)。

A. 自由空間的傳播模型

自由空間模型假設(shè)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間不存在障礙物及任何明顯的反射物體(包括地)。用R表示發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的空間距離，λ表示波長(zhǎng)，PL表示路徑損耗，下式給出大多數(shù)實(shí)際的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)布局的最大傳播距離。

B. 地上傳播模型

發(fā)射機(jī)位于地平面以上，高度為hT，接收機(jī)高度為hR，它們之間的距離為R。下式給出了清晰可視信道(LOS)條件下相當(dāng)精確的結(jié)果——例如，在海灘或相對(duì)較寬的道路上。這個(gè)仿真表明，使用ADF7xxx器件有可能實(shí)現(xiàn)3km以上的傳播范圍，并且無需外部功放(PA)或低噪聲放大器(LNA)。

C. 簡(jiǎn)單室內(nèi)傳播模型

上式中P0為1m處的路徑損耗，n為取決于環(huán)境的指數(shù)。參考文獻(xiàn)3列出了n在不同環(huán)境下(如工廠地面、多層辦公建筑等)的一些取值。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)果來設(shè)定n的值。

ADI SRD Design Studio中的另一項(xiàng)有用的任務(wù)是包格式化工作表。它使用戶能夠輸入給定的包格式，了解包長(zhǎng)度對(duì)電池壽命的影響，選擇能帶來低錯(cuò)誤觸發(fā)幾率的同步字，并根據(jù)包長(zhǎng)度將誤碼率(BER)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的誤包率(PER)。由于有些IC供應(yīng)商會(huì)以BER的形式表示靈敏度，而其它供應(yīng)商則會(huì)以PER的形式表示靈敏度，因此，從BER到PER的轉(zhuǎn)換是很有用的。

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試仿真設(shè)置

一旦仿真完成，并獲得了可接受的結(jié)果，那么就可以保存文件，并把仿真設(shè)置輸出到ADI公司的ADF7xxx編程軟件中。然后，就可以使用程序設(shè)備應(yīng)用來 運(yùn)行平臺(tái)測(cè)試。這一功能將向ADF7xxx編程軟件輸出頻率、數(shù)據(jù)速率、調(diào)制類型等，因此可在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行快速的器件配置。平臺(tái)測(cè)量與仿真結(jié)果十分接近， 如圖4所示。在868MHz頻率下，對(duì)9.6 kbps GFSK信號(hào)的仿真與平臺(tái)測(cè)量結(jié)果非常吻合。當(dāng)進(jìn)行這些比較時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意仿真器需要采用與電路板上相同的PLL環(huán)路濾波器，因?yàn)樗鼤?huì)影響輸出頻譜的形狀。

圖4、仿真和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的比較