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

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

    WSN的設(shè)計與仿真

    設(shè)計和驗證的觀點來看,這種整合的CMOS低功耗無線系統(tǒng)意味著模擬,RF和DSP功能,必須緊緊相連和運營在一起。這也是必要的模擬整個系統(tǒng)包括一個非常不同的集合信號和功能模塊。一個全面的仿真必須使用工具來處理這些各種各樣的信號類型。

    在這個例子中,模擬的重點是變送器路徑的ZigBee設(shè)備。有助于了解在ZigBee收發(fā)器標準在演出前建模并仿真它的發(fā)射路徑。模型包括發(fā)射機純粹的數(shù)字模型用VHDL,Verilog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標準規(guī)定兩種操作頻帶。一個是2.4GHz,另一個是868-915MHz。這種模擬的重點是在2.4GHZ對于2.4 GHz的物理層,該標準規(guī)定如何進行數(shù)據(jù)編碼,擴頻和調(diào)制圖1)。開始從原始的基帶碼流工作由四個位元組成。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)(見圖1)。避免了轉(zhuǎn)變和Q同時穿越0值,這可能會導(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。此過程實現(xiàn)中,DAC是嵌入在調(diào)制器的模型,并且不會出現(xiàn)在原理圖(見圖4)。至于為用于轉(zhuǎn)換位數(shù)可編程并顯示為一個模型參數(shù)。通過采樣率也可編程,它被設(shè)置為10兆赫。

 

    這個完整模擬傳輸路徑示意圖在這個應(yīng)用程序顯示在圖4。模型符號不同的塊,如果需要的話通過導(dǎo)入自動生成編譯的ADM庫和符號可以進一步編輯。一個設(shè)計庫,可以快速創(chuàng)建最小的手動交互使用這種技術(shù)

    數(shù)字部分

    數(shù)字處理部分如圖5所示。包括時鐘和復(fù)位發(fā)生器,偽隨機碼序列生成OQPSK調(diào)制正弦波脈沖調(diào)制整形。輸出的信號調(diào)制器OQPSK調(diào)制是'真正的'類型VHDL的信號。每個芯片內(nèi)寫了可編程的轉(zhuǎn)換次數(shù)。

    數(shù)字信號處理用VHDL模型。直接借鑒了CommLib快速進入庫,它是一種行為模型庫可用兩種的VHDL - AMS和Verilog- AMS的。對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)計師的需求。在某些場合,他們甚至可以直接。

    例如,低通濾波器采取了幾個實例直接從庫中沒有任何修改。應(yīng)用程序特定的模式需要進行手動編碼。作為一個例子,VHDL代碼顯示在圖6確切偽隨機幾乎在802.15.4標準芯片序列。

      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快速進入ADM他們有一個可編程的秩序,截止頻率和增益。圖7顯示了I和Q通道濾波效果。
 

    白噪聲中還包括測試平臺并可能被用來加入白噪聲的信號,以監(jiān)測對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不平衡會扭曲星座,并使于EVM的指標惡化。

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