接收机的动态范围简析

描述

接收机的动态范围哦,也许大家不常听说。

但其实,动态范围蕴含在接收机的指标里。

动态范围有两种定义。

先看第一种,如下图所示。

SFDR

动态范围可定义为,在接收机输出信号的SNR满足基带解调的前提下,接收机能处理的最大信号功率与能检测到的最小值之间的差值。

在这种定义中,最大信号和最小信号,通常都是指接收机的带内有用信号。

所以,在这种动态范围的定义中的最大信号和最小信号,分别对应接收机的灵敏度以及最大接收功率指标。

这种动态范围,轻轻松松,就能做到100dB以上。

为啥说,轻轻松松呢?

比如说,接收机的灵敏度是-100dBm,然后系统能处理的最大信号为10dBm,算一下,是不是就110dB了?

也许有同学会说了,10dBm,第一级的LNA就已经饱和了,你还接什么接,收什么收?

确实,如果链路增益固定的话,会出现这种情况。

但是,接收机上还隐藏了一个设计,那就是AGC,即自动增益控制。也就是说接收机会测量信号功率,然后根据测量值,快速调节接收机的增益,以避免压缩。

第二种呢,称为SFDR(spurious-free dynamic range),即无杂散动态范围,如下图所示。

SFDR

这个定义中的小信号,仍然是等于灵敏度。

但是大信号的定义,则是与三阶互调分量相关的。

如上图所示,两个幅度相等的信号,一般都是干扰信号,同时输入到接收机的输入端。提高他们的功率,其产生的互调分量就会增加,当互调分量的值与带内积分噪声(KTB)相等时,其对应的输入信号的电平,即为SFDR中的大信号电平。

这个时候呢,其实灵敏度至少已经恶化3dB了。猜猜为啥?

IM分量,都是出现在电路的输出端,而灵敏度呢,一般是指电路的输入端。

那为啥上面这幅图中,可以把IM分量和灵敏度画到一张图上去呢?

其实,只要简单地对输出IM分量做个换算就可以了。

大家都知道,对于IP3,一般都会有一个输入IP3,还有个输出IP3,而两者的关系,就是相差一个链路增益。

IM分量也一样,将输出IM分量减去增益,即可得到输入IM分量。

当IM分量也换算到输入端后,当然就可以和灵敏度放到一个坐标系上去了。

这种动态范围,提高则没有第一种那么容易。

除了互调分量可能会影响灵敏度外,其实还有个量也会影响,那就是这两个干扰信号的相位噪声。





审核编辑:刘清

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