ZigBee无线射频发射器路径的ADM仿真

概述

今天的物联网需要更多无线传感器网络的支持 从无线技术的能力和可靠性，尤其是 低成本，低功耗无线通信 相对较低的数据速率。这些类型的应用程序应用于家庭自动化系统，游戏和汽车自动化， 智能化楼宇的控制，并为这些无线电收发器的要求系统使一个高度集成的CMOS实现一 是显而易见的选择。 ZigBee无线技术及其 IEEE 802.15.4标准的基础是一种理想的低成本，低功率 无线解决方案。

WSN的设计与仿真

从设计和验证的观点来看，这种整合的CMOS低功耗无线系统意味着模拟，RF和DSP功能，必须紧紧相连和运营在一起。这也是必要的模拟整个系统包括一个非常不同的集合信号和功能模块。一个全面的仿真必须使用工具来处理这些各种各样的信号类型。

在这个例子中，模拟的重点是变送器路径的ZigBee设备。它有助于了解在ZigBee收发器标准在演出前建模并仿真它的发射路径。该模型包括发射机纯粹的数字模型用VHDL，Verilog中的拟模型，纯SPICE的描述。完整的系统模拟是使用的ADM射频和结果检查。EVM（误差矢量幅度）分析还演示和调制谱的提取基于802.15.4协议， 2.4GHz频段物理层（PHY）802.15.4标准规定的两种操作频带。一个是2.4GHz，另一个是868-915MHz。这种模拟的重点是在2.4GHZ。对于2.4 GHz的物理层，该标准规定如何进行数据编码，扩频和调制（图1）。开始从原始的基带码流，工作由四个位元组成。该芯片流是OQPSK调制（偏移正交相移键控）调制半正弦脉冲整形。这种调制格式也被称为MSK(Minimum Shift Keying)。

一OQPSK调制芯片内移（见图1）。避免了我的转变和Q同时穿越0值，这可能会导致大的振幅变化。图2显示了芯片序列生成和OQPSK调制调制半正弦脉冲整形。

传输路径架构

该发射器架构的ZigBee所示如图3。 I和Q数据低通滤波后减少了D/ A转换的影响，并传递到了转换正交混频器。在此过程实现中，DAC是嵌入在调制器的模型，并且不会出现在原理图（见图4）。至于为用于转换位数可编程并显示为一个模型参数。通过采样率也可编程，它被设置为10兆赫。

这个完整的模拟传输路径示意图在这个应用程序显示在图4。模型符号不同的块，如果需要的话通过导入自动生成编译的ADM库和符号可以进一步编辑。一个设计库，可以快速创建与最小的手动交互使用这种技术。

数字部分

数字处理部分如图5所示。这包括时钟和复位发生器，伪随机码序列生成和OQPSK调制半正弦波脉冲调制整形。输出出的信号调制器的OQPSK调制是'真正的'类型VHDL的信号。每个芯片内写了可编程的转换次数。

数字信号处理是用VHDL模型。直接借鉴了CommLib快速进入库，它是一种行为模型库可用两种的VHDL - AMS和Verilog- AMS的。对于模型的源代码提供了模拟器。这些模型可轻松定制，以满足设计师的需求。在某些场合，他们甚至可以直接。

例如，低通滤波器采取了几个实例直接从库中没有任何修改。应用程序特定的模式需要进行手动编码。作为一个例子，VHDL代码显示在图6确切伪随机几乎在802.15.4标准芯片序列。

模拟部分

模拟部分包括平滑的低通滤波器，I和Q信号的数模转换器之前的上变频混频器。这些滤波器VHDLAMS直接从CommLib快速进入ADM库。他们有一个可编程的秩序，截止频率和增益。图7显示了I和Q通道滤波效果。

白噪声源中还包括测试平台，并可能被用来加入白噪声的信号，以监测对EVM的影响。图4显示了这些噪声源添加到滤波器输出。它也有可能通过使用模拟IQ不平衡略有不同增益为I和Q滤波器。 IQ不平衡会扭曲星座图，并使于EVM的指标恶化。