ZigBee無(wú)線射頻發(fā)射器路徑的ADM仿真

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

從設(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。它有助于了解在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。該模型包括發(fā)射機(jī)純粹的數(shù)字模型用VHDL，Verilog中的擬模型，純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）分析還演示和調(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)定的兩種操作頻帶。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。該芯片流是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)。

一OQPSK調(diào)制芯片內(nèi)移（見(jiàn)圖1）。避免了我的轉(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和OQPSK調(diào)制調(diào)制半正弦脈沖整形。

傳輸路徑架構(gòu)

該發(fā)射器架構(gòu)的ZigBee所示如圖3。 I和Q數(shù)據(jù)低通濾波后減少了D/ A轉(zhuǎn)換的影響，并傳遞到了轉(zhuǎn)換正交混頻器。在此過(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)完整的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)建與最小的手動(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。這包括時(shí)鐘和復(fù)位發(fā)生器，偽隨機(jī)碼序列生成和OQPSK調(diào)制半正弦波脈沖調(diào)制整形。輸出出的信號(hào)調(diào)制器的OQPSK調(diào)制是'真正的'類型VHDL的信號(hào)。每個(gè)芯片內(nèi)寫了可編程的轉(zhuǎn)換次數(shù)。

數(shù)字信號(hào)處理是用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。這些模型可輕松定制，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。

白噪聲源中還包括測(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為I和Q濾波器。 IQ不平衡會(huì)扭曲星座圖，并使于EVM的指標(biāo)惡化。