《電子技術(shù)應(yīng)用》
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ZigBee無(wú)線射頻發(fā)射器路徑的ADM仿真
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摘要: 今天的物聯(lián)網(wǎng)需要更多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支持從無(wú)線技術(shù)的能力和可靠性,尤其是低成本,低功耗無(wú)線通...
Abstract:
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    概述

    今天的物聯(lián)網(wǎng)需要更多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支持 從無(wú)線技術(shù)的能力和可靠性,尤其是 低成本,低功耗無(wú)線通信 相對(duì)較低的數(shù)據(jù)速率。這些類(lèi)型的應(yīng)用程序應(yīng)用于家庭自動(dòng)化系統(tǒng),游戲和汽車(chē)自動(dòng)化, 智能化樓宇的控制,并為這些無(wú)線電收發(fā)器的要求系統(tǒng)使一個(gè)高度集成的CMOS實(shí)現(xiàn)一 是顯而易見(jiàn)的選擇。 ZigBee wireless technology and its">ZigBee無(wú)線技術(shù)及其 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是一種理想的低成本,低功率 無(wú)線解決方案。

    WSN的設(shè)計(jì)與仿真

    設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的觀點(diǎn)來(lái)看,這種整合的CMOS低功耗無(wú)線系統(tǒng)意味著模擬,RF和DSP功能,必須緊緊相連和運(yùn)營(yíng)在一起。這也是必要的模擬整個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)非常不同的集合信號(hào)和功能模塊。一個(gè)全面的仿真必須使用工具來(lái)處理這些各種各樣的信號(hào)類(lèi)型。

    在這個(gè)例子中,模擬的重點(diǎn)是變送器路徑的ZigBee設(shè)備。有助于了解在ZigBee收發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)在演出前建模并仿真它的發(fā)射路徑。模型包括發(fā)射機(jī)純粹的數(shù)字模型用VHDLVerilog中的擬模型SPICE的描述。完整的系統(tǒng)模擬是使用的ADM射頻和結(jié)果檢查。EVM(誤差矢量幅度)分析還演示調(diào)制譜的提取基于802.15.4協(xié)議, 2.4GHz頻段物理層PHY)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種操作頻帶。一個(gè)是2.4GHz,另一個(gè)是868-915MHz。這種模擬的重點(diǎn)是在2.4GHZ。對(duì)于2.4 GHz的物理層,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如何進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼,擴(kuò)頻和調(diào)制圖1)。開(kāi)始從原始的基帶碼流,工作由四個(gè)位元組成。該芯片OQPSK調(diào)制(偏移正交相移鍵控)調(diào)制半正弦脈沖整形。這種調(diào)制格式也被稱為MSK(Minimum Shift Keying)

    OQPSK調(diào)制芯片內(nèi)(見(jiàn)圖1)。避免了轉(zhuǎn)變和Q同時(shí)穿越0值,這可能會(huì)導(dǎo)致大的振幅變化。圖2顯示了芯片序列生成OQPSK調(diào)制調(diào)制半正弦脈沖整形。

 

    傳輸路徑架構(gòu)

    發(fā)射器架構(gòu)的ZigBee所示如圖3。 I和Q數(shù)據(jù)濾波后減少了D/ A轉(zhuǎn)換的影響,并傳遞到轉(zhuǎn)換正交混頻器。此過(guò)程實(shí)現(xiàn)中,DAC是嵌入在調(diào)制器的模型,并且不會(huì)出現(xiàn)在原理圖(見(jiàn)圖4)。至于為用于轉(zhuǎn)換位數(shù)可編程并顯示為一個(gè)模型參數(shù)。通過(guò)采樣率也可編程,它被設(shè)置為10兆赫。

 

    這個(gè)完整模擬傳輸路徑示意圖在這個(gè)應(yīng)用程序顯示在圖4。模型符號(hào)不同的塊,如果需要的話通過(guò)導(dǎo)入自動(dòng)生成編譯的ADM庫(kù)和符號(hào)可以進(jìn)一步編輯。一個(gè)設(shè)計(jì)庫(kù),可以快速創(chuàng)建最小的手動(dòng)交互使用這種技術(shù)。

    數(shù)字部分

    數(shù)字處理部分如圖5所示包括時(shí)鐘和復(fù)位發(fā)生器,偽隨機(jī)碼序列生成OQPSK調(diào)制正弦波脈沖調(diào)制整形。輸出的信號(hào)調(diào)制器OQPSK調(diào)制是'真正的'類(lèi)型VHDL的信號(hào)。每個(gè)芯片內(nèi)寫(xiě)了可編程的轉(zhuǎn)換次數(shù)。

    數(shù)字信號(hào)處理用VHDL模型直接借鑒了CommLib快速進(jìn)入庫(kù),它是一種行為模型庫(kù)可用兩種的VHDL - AMS和Verilog- AMS的。對(duì)于模型的源代碼提供了模擬器。這些模型輕松定制,以滿足設(shè)計(jì)師的需求。在某些場(chǎng)合,他們甚至可以直接

    例如,低通濾波器采取了幾個(gè)實(shí)例直接從庫(kù)中沒(méi)有任何修改。應(yīng)用程序特定的模式需要進(jìn)行手動(dòng)編碼。作為一個(gè)例子,VHDL代碼顯示在圖6確切偽隨機(jī)幾乎在802.15.4標(biāo)準(zhǔn)芯片序列。

      模擬部分

    模擬部分包括平滑低通濾波器,I和Q信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換器之前上變頻混頻器。這些濾波器VHDLAMS直接從CommLib快速進(jìn)入ADM庫(kù)他們有一個(gè)可編程的秩序,截止頻率和增益。圖7顯示了I和Q通道濾波效果。
 

    白噪聲中還包括測(cè)試平臺(tái)并可能被用來(lái)加入白噪聲的信號(hào),以監(jiān)測(cè)對(duì)EVM的影響。圖4顯示了這些噪聲源添加到濾波器輸出。它也有可能通過(guò)使用模擬IQ不平衡略有不同增益I和Q濾波器。 IQ不平衡會(huì)扭曲星座,并使于EVM的指標(biāo)惡化。

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