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[導(dǎo)讀]摘要:該應(yīng)用筆記討論了在遙控門控(RKE)接收機中增加一個低噪聲放大器(LNA)對系統(tǒng)指標(biāo)的影響。系統(tǒng)靈敏度將提高3.77dB,但三階截點將降低15dB。 靈敏度指標(biāo)代表接收機捕獲弱信號的能力,由于該指標(biāo)直接影響了系統(tǒng)的

摘要:該應(yīng)用筆記討論了在遙控門控(RKE)接收機中增加一個低噪聲放大器(LNA)對系統(tǒng)指標(biāo)的影響。系統(tǒng)靈敏度將提高3.77dB,但三階截點將降低15dB。

靈敏度指標(biāo)代表接收機捕獲弱信號的能力,由于該指標(biāo)直接影響了系統(tǒng)的通信范圍,對于系統(tǒng)設(shè)計非常關(guān)鍵。

在許多遙控門控(RKE)和胎壓監(jiān)測(TPM)設(shè)計中,制造商一般會利用接收機靈敏度(dBm)作為有別于競爭對手的關(guān)鍵。此外,其它接收機參數(shù),例如:噪聲系數(shù)、互調(diào)失真、動態(tài)范圍,甚至功耗,也會作為重要參數(shù),因為消費者對靈敏度和通信范圍十分看重。

改善系統(tǒng)靈敏度的方法之一是連接一個外部LNA增大鏈路增益?;蛟S,還有其它簡單方法?

接收機靈敏度取決于系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、解調(diào)檢測所需的最小S/N比值以及系統(tǒng)的熱噪聲。最小輸入信號電平如下式所示:

S = NF + n0 + S/N
EQN1

式中,S為所要求的最小輸入信號(dBm),NF是接收機噪聲系數(shù),S/N為輸出信噪比(能夠正確檢測信號,通常對應(yīng)于能夠接受的誤碼率),n0是接收機的熱噪聲功率(dBm)。

為簡化計算,估計要求輸出S/N (曼徹斯特數(shù)據(jù))為5dB。為了得到S,還需要已知n0,n0定義為:

n0 = 10log10 (k T B / 1E-3),單位為dBm

式中,k為玻爾茲曼常數(shù)(1.38 E-23),T為開爾文溫度,B為系統(tǒng)噪聲帶寬。室溫條件下(T = 290°K),對于1Hz帶寬,n0 = -174dBm (通常表示為等于-174dBm/Hz)。

對于300kHz IF帶寬,n0為-119dBm。

假設(shè)系統(tǒng)靈敏度為-109dBm。用EQN1,能夠確定接收機的NF為5dB。按照噪聲系數(shù)(NF)與噪聲因數(shù)(F)的關(guān)系式:

(NF)db = 10logF以及F = 10(NFdb/10)

噪聲因數(shù)為:F = 3.162。

可用如下等式計算多個雙端口設(shè)備的級聯(lián)噪聲因數(shù):

FTotal = F1 + (F2 - 1) / G1 + (F3 - 1) / (G1 × G2) + ...
EQN2

如果在我們的系統(tǒng)輸入增加一級外部LNA,可以利用EQN2計算新的噪聲因數(shù)。對于MAX2640 LNA,NF = 1dB (F1 = 1.26),增益為15dB (G1 = 31.62),由于原系統(tǒng)(MAX1470)的噪聲因數(shù)為F2 = 3.162,那么,最終得到的FTotal = 1.327或1.23dB。

最終對系統(tǒng)指標(biāo)的影響是什么呢? 利用EQN1,我們可以得到現(xiàn)在的靈敏度為:

S = 1.23 - 119 + 5 = -112.77db

因此,增加一個外部LNA能夠使系統(tǒng)靈敏度提高3.77dB,是否滿足系統(tǒng)要求還要視具體情況而定。噪聲系數(shù)畢竟只是系統(tǒng)指標(biāo)的一部分。
MAX1470具有-34dBm的系統(tǒng)IIP3,該參數(shù)基于內(nèi)部混頻器IIP3為-18dBm,內(nèi)部LNA的增益為16dB,得到-34dBm的IIP3。增加一個外部MAX2640 LNA后,系統(tǒng)的IIP3從-34dBm降至-49dBm (LNA增益為15dB),這意味著系統(tǒng)的信號處理能力降低了。換句話說,盡管系統(tǒng)靈敏度提高近4dB,但系統(tǒng)的動態(tài)范圍降低了15dB。

因此系統(tǒng)設(shè)計人員需要判斷為了提高系統(tǒng)靈敏度是否值得以降低IIP3為代價。


圖1.

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