04. Мостик: Simulink → FPGA → RF тракт¶

Зачем нужен этот раздел¶

Этот раздел связывает математическую модель сигнала с его физической реализацией на SDR-плате.

Ключевая идея:

один и тот же сигнал должен быть понятен на всех уровнях от Simulink до RF-излучения.

Общая цепочка¶

flowchart TB
    classDef model fill:#E0F2FE,color:#0F172A,stroke:#0284C7,stroke-width:1px;
    classDef fixed fill:#FEF3C7,color:#0F172A,stroke:#D97706,stroke-width:1px;
    classDef fpga fill:#DCFCE7,color:#0F172A,stroke:#16A34A,stroke-width:1px;
    classDef rf fill:#FFE4E6,color:#0F172A,stroke:#E11D48,stroke-width:1px;

    MODEL["1. Floating-point model<br/>Simulink"]:::model
    FIXED["2. Fixed-point conversion<br/>scaling / quantization"]:::fixed
    HDL["3. HDL generation<br/>Verilog / VHDL"]:::fpga
    FPGA["4. FPGA implementation<br/>Zynq PL"]:::fpga
    RF["5. RF frontend<br/>AD9363"]:::rf

    MODEL --> FIXED --> HDL --> FPGA --> RF

1. Floating-point модель¶

В Simulink сигнал описывается в виде:

вещественных или комплексных чисел;
с высокой точностью;
без ограничений по разрядности.

Это удобно для:

разработки алгоритма;
отладки;
визуализации.

2. Fixed-point¶

При переходе к FPGA возникает ключевая проблема:

👉 ограниченная разрядность

Необходимо:

выбрать формат (например, Q1.15, Q2.14);
контролировать переполнение;
учитывать квантование.

Типичные ошибки:

потеря амплитуды;
клиппинг;
рост шума квантования.

3. HDL¶

Модель преобразуется в HDL-код:

Verilog или VHDL;
потоковая обработка;
фиксированная разрядность.

Важно понимать:

👉 модель становится аппаратной схемой, а не программой.

4. FPGA¶

На FPGA реализуется:

DDS / NCO;
фильтры;
интерполяция;
интерфейсы AXI.

Ключевые ограничения:

ресурсы (LUT, DSP, BRAM);
частота тактирования;
задержки.

5. RF тракт¶

FPGA выдаёт цифровой поток, который:

преобразуется в аналоговый сигнал (DAC);
переносится на RF частоту;
проходит через аналоговые фильтры.

Где появляются расхождения¶

Уровень	Тип ошибки
Model	идеализация
Fixed-point	квантование
FPGA	задержки и ресурсы
RF	шум и нелинейность

Ключевая инженерная идея¶

👉 Всегда проверять сигнал на каждом уровне:

Simulink → fixed-point → FPGA → RF → RTL-SDR → IQ → анализ

Практический вывод¶

Этот мостик является центральным элементом курса: он показывает, как теория превращается в реальный измеряемый сигнал.