RF至數(shù)字接收器的信號鏈路噪聲分析

信號接收器系統(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。對系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說更加重要，原因是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇力求優(yōu)化總體信噪比、動態(tài)范圍和諸多其它參數(shù)。噪聲計(jì)算中的一個(gè)問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可簡化RF信號鏈路的分析。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

對于無線電設(shè)計(jì)師來說，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艿芥溌分兴薪M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

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，會因組件而異。本文探究了不同噪聲單位之間的轉(zhuǎn)換問題。無線電設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用這些信息來設(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。