RF至數(shù)字接收器的信號(hào)鏈路噪聲分析
[導(dǎo)讀]本文探究了不同噪聲單位之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。無(wú)線電設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用這些信息來(lái)設(shè)計(jì)其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和選擇組件，以實(shí)現(xiàn)最佳的靈敏度。
信號(hào)接收器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師常常需要進(jìn)行系統(tǒng)性能的級(jí)聯(lián)鏈路分析(從天線一直到ADC)。在鏈路分析中，噪聲是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)，它限制了接收器的總體靈敏度。對(duì)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)更加重要，原因是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇力求優(yōu)化總體信噪比、動(dòng)態(tài)范圍和諸多其它參數(shù)。噪聲計(jì)算中的一個(gè)問(wèn)題是需要在鏈路中各組件(即電路的RF、IF／基帶和ADC部分)所使用的不同噪聲單位之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)化的系統(tǒng)示意圖。它包括RF部分、IF／基帶部分(由一個(gè)放大器來(lái)代表)和ADC。RF部分(包括一個(gè)混頻器或解調(diào)器)通常采用以分貝標(biāo)度(dB)為單位的噪聲系數(shù)(NF)來(lái)規(guī)定。這也可以利用一個(gè)在概念上與NF相似的噪聲功率頻譜密度來(lái)規(guī)定(如-160dBm／Hz與一個(gè)約14dB的NF相等)。當(dāng)工作于一個(gè)固定阻抗(50Ω)環(huán)境中的時(shí)候，采用NF可簡(jiǎn)化RF信號(hào)鏈路的分析。然而，如果"恒定阻抗和正確電源／負(fù)載端接"的假設(shè)不成立，那么NF計(jì)算將變得不簡(jiǎn)單。
NF至SNR：多少ADC分辨率？
該SNR理論值(在本例中為65.5dB)代表了采用一個(gè)理想ADC所能獲得的最大分辨率。實(shí)際ADC應(yīng)具有比該數(shù)值高至少5dB的SNR，以維持整個(gè)鏈路的性能水平。例如：凌力爾特的LTC2255系列(或雙通道LTC2285 ADC系列)等實(shí)用的高性能14位ADC具有72dB～74dB的SNR。
SNR至NF
對(duì)于無(wú)線電設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重點(diǎn)是總噪聲系數(shù)，因?yàn)樗鼤?huì)受到鏈路中所有組件的影響。一旦選定了組件，即可確定接收器的等效輸入噪聲系數(shù)和總靈敏度。假設(shè)所關(guān)心的信號(hào)處于ADC的一個(gè)奈奎斯特帶寬之內(nèi)，則ADC的等效噪聲為：
結(jié)語(yǔ)
在進(jìn)行從RF組件至ADC的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，噪聲規(guī)格所采用的單位并非始終相同，會(huì)因組件而異。本文探究了不同噪聲單位之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。無(wú)線電設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用這些信息來(lái)設(shè)計(jì)其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和選擇組件，以實(shí)現(xiàn)最佳的靈敏度。
圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)化的系統(tǒng)示意圖。它包括RF部分、IF／基帶部分(由一個(gè)放大器來(lái)代表)和ADC。RF部分(包括一個(gè)混頻器或解調(diào)器)通常采用以分貝標(biāo)度(dB)為單位的噪聲系數(shù)(NF)來(lái)規(guī)定。這也可以利用一個(gè)在概念上與NF相似的噪聲功率頻譜密度來(lái)規(guī)定(如-160dBm／Hz與一個(gè)約14dB的NF相等)。當(dāng)工作于一個(gè)固定阻抗(50Ω)環(huán)境中的時(shí)候，采用NF可簡(jiǎn)化RF信號(hào)鏈路的分析。然而，如果"恒定阻抗和正確電源／負(fù)載端接"的假設(shè)不成立，那么NF計(jì)算將變得不簡(jiǎn)單。
NF至SNR：多少ADC分辨率？
該SNR理論值(在本例中為65.5dB)代表了采用一個(gè)理想ADC所能獲得的最大分辨率。實(shí)際ADC應(yīng)具有比該數(shù)值高至少5dB的SNR，以維持整個(gè)鏈路的性能水平。例如：凌力爾特的LTC2255系列(或雙通道LTC2285 ADC系列)等實(shí)用的高性能14位ADC具有72dB～74dB的SNR。
SNR至NF
對(duì)于無(wú)線電設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重點(diǎn)是總噪聲系數(shù)，因?yàn)樗鼤?huì)受到鏈路中所有組件的影響。一旦選定了組件，即可確定接收器的等效輸入噪聲系數(shù)和總靈敏度。假設(shè)所關(guān)心的信號(hào)處于ADC的一個(gè)奈奎斯特帶寬之內(nèi)，則ADC的等效噪聲為：
結(jié)語(yǔ)
在進(jìn)行從RF組件至ADC的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，噪聲規(guī)格所采用的單位并非始終相同，會(huì)因組件而異。本文探究了不同噪聲單位之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。無(wú)線電設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用這些信息來(lái)設(shè)計(jì)其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和選擇組件，以實(shí)現(xiàn)最佳的靈敏度。
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