現代無線電接收機的係統噪聲係數分析
發布時間:2017-02-04 來源:Charles Razzell 責任編輯:wenwei
【導讀】當信號鏈中存在混頻器時,噪聲係數分析就會產生原理性問題。所有實數混頻器均折疊本振(LO)頻率附近的RF頻譜,產生輸出,其中包括兩個邊帶頻率的疊加,合成公式為fOUT = |fRF - fLO|。在(zai)外(wai)差(cha)式(shi)結(jie)構(gou)中(zhong),可(ke)能(neng)認(ren)為(wei)其(qi)中(zhong)之(zhi)一(yi)是(shi)雜(za)散(san)頻(pin)率(lv),而(er)另(ling)一(yi)成(cheng)分(fen)才(cai)是(shi)有(you)用(yong)的(de),因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)鏡(jing)像(xiang)抑(yi)製(zhi)濾(lv)波(bo)或(huo)鏡(jing)像(xiang)消(xiao)除(chu)方(fang)法(fa)來(lai)大(da)幅(fu)消(xiao)除(chu)這(zhe)些(xie)響(xiang)應(ying)中(zhong)的(de)一(yi)種(zhong)響(xiang)應(ying)。在(zai)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)換(huan)接(jie)收(shou)機(ji)中(zhong),情(qing)況(kuang)則(ze)不(bu)同(tong):兩個邊帶(fRF = fLO的上邊帶和下邊帶)均被轉換並用於預期信號,所以其實是混頻器的雙邊帶應用。
業內經常使用的各種定義解釋噪聲折疊的不同程度。例如,傳統的單邊帶噪聲係數FSSB,假jia設she允yun許xu來lai自zi於yu兩liang個ge邊bian帶dai的de噪zao聲sheng折zhe疊die至zhi輸shu出chu信xin號hao,但dan隻zhi有you一yi個ge邊bian帶dai對dui表biao示shi預yu期qi信xin號hao有you用yong。如ru果guo兩liang處chu響xiang應ying的de轉zhuan換huan增zeng益yi相xiang等deng,這zhe就jiu自zi然ran造zao成cheng噪zao聲sheng係xi統tong增zeng大da3dB。相反,雙邊帶噪聲係數假設混頻器的兩處響應包含有預期信號,則噪聲折疊(以及對應的信號折疊)不bu影ying響xiang噪zao聲sheng係xi數shu。雙shuang邊bian帶dai噪zao聲sheng係xi數shu被bei應ying用yong於yu直zhi接jie轉zhuan換huan接jie收shou機ji以yi及ji射she電dian天tian文wen接jie收shou機ji。然ran而er,較jiao深shen層ceng次ci的de分fen析xi表biao明ming,對dui於yu設she計ji者zhe來lai說shuo,為wei給gei定ding的de應ying用yong選xuan擇ze正zheng確que的de噪zao聲sheng係xi數shu的de“方式”,然ran後hou替ti代dai標biao準zhun弗fu林lin斯si公gong式shi中zhong的de數shu字zi是shi不bu夠gou的de。如ru果guo這zhe麼me做zuo,會hui造zao成cheng分fen析xi結jie果guo產chan生sheng相xiang當dang大da的de錯cuo誤wu,當dang混hun頻pin器qi或huo混hun頻pin器qi之zhi後hou的de器qi件jian對dui確que定ding係xi統tong噪zao聲sheng係xi數shu的de作zuo用yong比bi較jiao重zhong要yao時shi,甚shen至zhi會hui產chan生sheng嚴yan重zhong後hou果guo。
本文綜合介紹噪聲係數的基本定義、hunpinqijilianmokuaidegongshifenxifangfa,yijipingguzaoshengxishudedianxingshiyanshifangfa。zaidiyibufenzhong,womenjieshaojuyouyigehuoduogehunpinqishiruhexiugaijilianzaoshengxishugongshi,bingdechushiyongyuchangyongxiabianpinjiegoudegongshi。womenzaidierbufenjixushenrutaolunzaoshengxishuceliangdeYyinzifa。dierbufenzhong,womenjizhongtaolunhunpinqizuoweibeiceqijiandeqingkuang,yibianliyongdiyibufendechudejiliangongshidechushiyongdehunpinqizaoshengxishudeceliangfangfa。
混頻器噪聲的概念模型
將混頻器噪聲分布形象化的方法之一是設計一個混頻器概念模型(圖1),該模型基於安捷倫的Genesys仿真程序提供的模型1。

圖1. 混頻器噪聲分布
該模型中,輸入信號分成兩個獨立的信號通路,一路表示高於LO的RF頻率,另一路表示低於LO的(de)頻(pin)率(lv)。每(mei)路(lu)信(xin)號(hao)在(zai)混(hun)頻(pin)器(qi)中(zhong)進(jin)行(xing)獨(du)立(li)的(de)相(xiang)加(jia)噪(zao)聲(sheng)處(chu)理(li),以(yi)及(ji)采(cai)用(yong)獨(du)立(li)的(de)轉(zhuan)換(huan)增(zeng)益(yi)。最(zui)後(hou),兩(liang)路(lu)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)轉(zhuan)換(huan)至(zhi)中(zhong)頻(pin),與(yu)混(hun)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)級(ji)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)的(de)其(qi)它(ta)噪(zao)聲(sheng)進(jin)行(xing)相(xiang)加(jia)組(zu)合(he)。預(yu)期(qi)及(ji)鏡(jing)像(xiang)頻(pin)帶(dai)中(zhong)的(de)單(dan)位(wei)帶(dai)寬(kuan)自(zi)噪(zao)聲(sheng)功(gong)率(lv)可(ke)能(neng)不(bu)同(tong),對(dui)應(ying)的(de)轉(zhuan)換(huan)增(zeng)益(yi)也(ye)可(ke)能(neng)不(bu)同(tong)。
為了方便起見,我們將輸出處所有噪聲源收集在一起統稱為總體噪聲NA,表示混頻器輸出端口上的單位帶寬總噪聲功率。
NA = NSGS + NIGI + NIF (式. 1)
注意,NA並不完全依賴於混頻器輸入端口上是否有信號存在。
在彙總了混頻器的內部噪聲源之後,我們現在分析可歸結至源端點的噪聲(圖2)。我wo們men識shi別bie出chu兩liang個ge離li散san噪zao聲sheng源yuan,分fen別bie表biao示shi預yu期qi頻pin率lv和he鏡jing像xiang頻pin率lv處chu源yuan端duan點dian引yin起qi的de輸shu入ru噪zao聲sheng密mi度du。由you於yu應ying用yong電dian路lu會hui造zao成cheng其qi中zhong一yi路lu衰shuai減jian,而er另ling一yi路lu以yi低di損sun耗hao傳chuan輸shu至zhi混hun頻pin器qi的deRF輸入端口,所以我們必須將其作為獨立參量加以考慮。當鏡像和預期RF頻率隔離很好並采用頻率選擇性匹配濾波時,就極可能是這種情況。

圖2. 噪聲源及混頻器噪聲分布。
寬帶匹配濾波情況下,我們可以記作NOUT = NA + kT0GS + kT0GI。然而,當混頻器在預期RF頻率處進行高Q、頻率選擇性匹配濾波時,源端點在鏡像頻率下引起的輸出噪聲可能忽略不計,所以NOUT = NA + kT0GS。通常情況下,我們可以為混頻器輸入端口在鏡像頻率下可用的輸入源端點噪聲功率的有效部分分配一個係數α。這樣即有NOUT = NA + kT0GS + αkT0GI,其中α是應用相關的係數,範圍為0 ≤ α ≤ 1。隨後我們將看到,具體應用中的有效噪聲係數取決於α的值。
噪聲係數定義
在討論為什麼級聯噪聲係數計算會發生錯誤時,我們應回顧一下術語的基本定義。
解釋兩端口網絡的噪聲因子的通常定義是:
F = (SNRIN)/(SNROUT) (式. 2)
如果用dB表示,則稱為噪聲係數:
NF = 10log10(F) (式. 3)
該表達式取決於輸入信號的SNR。然而,如果不定義SNR,這種測量電路或元件的性能指標是毫無意義的,因為它很大程度上依賴於輸入信號的質量。因此,合理的方式是對輸入的SNRcaiyongzuijiajiashe,yejiushishuo,weiyidezaoshengyuanshishuruduandianzaimougequedingwenduxiaderezaosheng。jiashezaoshengyinzibuyilaiyushiyongdexinhaodianpingyeshihehuluojide。zhejiujiashebeibiaozhengdeliangduankouwangluogongzuoyuxianxingfanwei。womensheshuruxinhaogonglvweiPIN,信號增益為Gs,那麼輸出功率則為POUT = GsPIN,以及:
此外,噪聲功率NIN和NOUT的定義不明確,除非我們指定測量時使用的帶寬。設NIN和NOUT表示任意指定輸入頻率下的單位帶寬噪聲功率,則可解決這一問題。
單邊帶噪聲因子
以上討論有助於理解IEEE ®定義噪聲因子:
(兩端口變送器的)噪聲因子。標準噪聲溫度(290K)時,在規定輸入頻率下,1)輸出端口上對應輸出頻率下單位帶寬總噪聲功率與2)其中由輸入端點在輸入頻率下產生的部分之比。
注1:對於外差式係統,原理上講,將有多個輸出頻率對應單個輸入頻率,反之亦然;對於每一對相對應的頻率,定義一個噪聲因子。
注2:“輸出端口可用的”應改為“係統傳輸至輸出端點的”。
注3:隻有定義了輸入端點的導納(或阻抗)時,用噪聲因子表征係統才有意義2。
相對於對應RF頻率的定義,噪聲因子的這一定義是輸出頻率的點函數(不是同時一對頻率,使其成為單邊帶噪聲因子,見圖3)。

圖3. SSB噪聲係數。
有(you)一(yi)點(dian)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi),分(fen)母(mu)僅(jin)包(bao)括(kuo)來(lai)自(zi)於(yu)一(yi)個(ge)邊(bian)帶(dai)的(de)噪(zao)聲(sheng),分(fen)子(zi)包(bao)括(kuo)相(xiang)應(ying)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)下(xia)的(de)單(dan)位(wei)帶(dai)寬(kuan)總(zong)體(ti)噪(zao)聲(sheng)功(gong)率(lv),無(wu)任(ren)何(he)特(te)殊(shu)例(li)外(wai)。對(dui)於(yu)具(ju)有(you)信(xin)號(hao)和(he)鏡(jing)像(xiang)響(xiang)應(ying)的(de)混(hun)頻(pin)器(qi),為(wei)了(le)以(yi)數(shu)學(xue)形(xing)式(shi)清(qing)晰(xi)表(biao)示(shi),以(yi)上(shang)定(ding)義(yi)可(ke)記(ji)作(zuo):
式中,GI為鏡像頻率下的轉換增益;GS為信號頻率下的轉換增益;T0為標準噪聲溫度;NA為混頻器電子器件增加的單位帶寬噪聲功率,在輸出端點測得。鏡像頻率下的相應噪聲因子可記作:
如果鏡像頻率下的轉換增益不同於預期信號頻率下的轉換增益,該式的結果也與以上不同。有人將以上的IEEE定義理解為“輸出端口上對應輸出頻率下單位帶寬總噪聲功率”不包括鏡像噪聲3,因此假設:
該gai定ding義yi相xiang當dang於yu混hun頻pin器qi輸shu入ru端duan口kou中zhong完wan全quan不bu包bao括kuo鏡jing像xiang頻pin率lv下xia的de源yuan輸shu入ru噪zao聲sheng。這zhe一yi解jie釋shi未wei得de到dao業ye內nei人ren士shi的de廣guang泛fan采cai用yong。但dan為wei了le完wan整zheng起qi見jian,將jiang其qi示shi於yu圖tu4。

圖4. SSB噪聲係數的“IEEE”變體。
美國聯邦標準1037C的噪聲因子定義如下:
噪聲係數:標準噪聲溫度(通常為290 K)時,裝置的輸出噪聲功率與其中由輸入端點中熱噪聲引起的部分之比。注:如ru果guo裝zhuang置zhi本ben身shen不bu產chan生sheng噪zao聲sheng,噪zao聲sheng係xi數shu則ze為wei實shi際ji輸shu出chu噪zao聲sheng與yu殘can餘yu噪zao聲sheng之zhi比bi。在zai外wai差cha式shi係xi統tong中zhong,輸shu出chu噪zao聲sheng功gong率lv包bao括kuo鏡jing像xiang頻pin率lv變bian換huan引yin起qi的de雜za散san噪zao聲sheng,但dan是shi標biao準zhun噪zao聲sheng溫wen度du下xia輸shu入ru端duan點dian中zhong熱re噪zao聲sheng的de部bu分fen僅jin包bao括kuo通tong過guo係xi統tong的de主zhu頻pin率lv變bian換huan出chu現xian在zai輸shu出chu中zhong的de噪zao聲sheng,不bu包bao括kuo通tong過guo鏡jing像xiang頻pin率lv變bian換huan出chu現xian的de噪zao聲sheng。噪zao聲sheng因yin子zi的de同tong義yi詞ci4。
由於這一較新的定義明確將來自於鏡像頻率變換引起的雜散噪聲包括在輸出噪聲功率中,所以SSB噪聲係數可記作之前建議的形式:
我們考慮GS = GI的情況。則:
如果我們進一步考慮混頻器本身不增加噪聲的情況,即NA = 0,則得到F = 2或NF = 3.01dB。這相當於說無噪聲混頻器的SSB噪聲係數為3dB。
雙邊帶噪聲係數
有些情況下,兩路響應同樣有用,不適合使用術語“係統的主頻率變換”。例子有輻射計和直接轉換接收機。直接轉換接收機中,LO頻率位於有用信號的RF通帶的中心,混頻器的兩路響應形成全部有用信號頻譜的連續兩半。這種情況如圖5所示。

圖5. DSB噪聲係數。
所以,這種情況下就需要考慮雙邊帶噪聲因子:
如果我們假設Gs = Gi,那麼:
FDSB = 1 + (NA/(2kT0GS)) (式. 11)
在相同約束條件下:
FSSB = 2 + NA/(kT0GS) (式. 12)
由此可得出結論:當轉換增益相等時,混頻器的SSB噪聲係數比對應的DSB噪聲係數高3dB。此外,如果混頻器不增加任何附加噪聲(NA = 0),那麼FDSB = 1或NFDSB = 0dB。
噪聲係數在級聯係統噪聲係數計算中的應用
基線案例:線性電路模塊的級聯
考慮以下三個放大器模塊簡單級聯的情況(圖6)。

圖6. 三個增益模塊級聯。
輸出的總噪聲可計算如下:
NOUT = kT0G1G2G3 + NA1 G2G3 + NA2G3 + NA3 (式. 13)
由於級聯輸入處的熱噪聲引起的輸出噪聲為:
NOT = kT0G1G2G3 (式. 14)
這意味著總噪聲因子為:
(式. 15)設:
得到:
這可作為三個模塊的標準弗林斯級聯噪聲公式。從該式很容易外推至任意數量模塊的情況。
外差式轉換級
考慮接收機信號通路中的以下頻率轉換級(圖7)。混頻器的雙邊帶噪聲係數為3dB,其轉換增益為10dB。預期載頻為2000MHz,選擇LO為1998MHz,所以預期和鏡像頻率均在濾波器的通帶範圍之內。

圖7. 無鏡像抑製的外差級。
這種配置的級聯性能彙總於表1,其中CF為通道頻率;CNP為通道噪聲功率;GAIN為級增益;CGAIN為至本級的級聯增益,包括當前級;CNF為級聯噪聲係數。
表1. 仿真的級聯性能*
*濾波器無鏡像抑製。
這兩個模塊的總級聯增益為9.999dB,SSB噪聲係數為6.011dB。這一噪聲係數是可通過之前的分析正確預測到的,因為我們預期混頻器的SSB噪聲係數比DSB噪聲係數高3.01dB。由於濾波器存在有限的插入損耗,所以噪聲係數稍微變差。總體而言,這一結果滿足我們的預期。
現在考慮相同的情景,但LO頻率為1750MHz (圖8)。LO頻率為該值時,鏡像處於1500MHz,正好處於混頻器之前的濾波器帶通範圍之外。

圖8. 帶鏡像抑製的外差級。
這種配置的級聯性能彙總於表2。預期信號的增益與之前相同,但是級聯噪聲係數(CNF)已經變為4.758dB。
表2. 仿真的級聯性能*
*濾波器具有顯著的鏡像抑製。
為解釋這一結果,我們需要考慮本例中的噪聲情景與圖4中所述的情況類似,尤其是源阻抗鏡像噪聲得到了抑製。可利用之前推導的DSB噪聲因子公式計算出混頻器級增加的噪聲:
所以:
NA = 2kT0GS(10(3/10) - 1) (式. 19)
現在,混頻器輸出的總噪聲可由式NOUT = NA + kT0GS + αkT0GI計算得到,本應用中α = 0。因此:
NOUT = 2kT0GS(10(3/10) - 1) + kT0GS (式. 20)
得到的噪聲係數可記為:
(式. 21)以dB表示,即得到:
NF = 10log10(2(10(3/10) - 1) + 1) = 4.757dB (式. 22)
結果應該與仿真值4.758dB相當,其中包括濾波器插入損耗引起的微小附加噪聲。
一般情況下,混頻器級的有效單邊帶噪聲係數可由下式給出:
FSSBe = 2(FDSB – 1) + 1 + α (式. 23)
式中,當鏡像頻率下的端點噪聲得到較好抑製時,α = 0;當根本未抑製噪聲時,α = 1。注意,如果α = 1,有效SSB噪聲係數降低至FSSBe = 2FDSB,即本部分開始時所述的情況。在有些情況下,α的值會是小數,例如鏡像抑製濾波器未直接耦合到混頻器輸入端,或者鏡像和預期響應之間的頻率間隔不太大。
外差式接收機
我們利用圖9中所示的例子討論在較大級聯分析中如何應用有效噪聲係數。為了計算整個信號鏈的級聯噪聲係數,我們需要將混頻器及其相關的LOhejingxiangyizhilvbofengzhuangchengyigedengxiaodeliangduankouwangluo,gaiwangluojuyoutedingdezengyihezaoshengxishu。youyuqianzhilvboqihenhaodiyizhilejingxiangpinlvxiadeduandianzaosheng,suoyigailiangduankouwangluodeyouxiaozaoshengxishuweiFSSBe = 2(FDSB – 1) + 1。

圖9. 外差式混頻器及其相鄰的係統模塊。
注意,適用的噪聲係數既不是混頻器的DSB噪聲係數也不是SSB噪聲係數,而是介於兩者之間的一個有效噪聲係數。這種情況下,DSB噪聲係數為3dB,如上所述,兩端口網絡的等效噪聲係數可計算為4.757dB。將該值帶入總體級聯公式計算,得到係統噪聲係數為7.281dB,如表3所示。手動計算表明,該結果與采用4.757dB計算混頻器噪聲係數的標準弗林斯公式相一致。

表3. 係統中外差式混頻器的仿真級聯性能
yibaneryan,dangyongdengxiaoliangduankouwangluodaitihunpinqijiqixianglinyuanjianshi,shuruduankouyingweibeiyizhijingxiangxiangyingdexinhaoliuzhongdezuihoujiedian,shuchuduankouyingweijingxiangxiangyingheyuqixiangyingzuhezaiyiqidezuiqianjiedian(通常為混頻器的輸出端口)。如果電路結構不能有效抑製混頻器的鏡像響應,則必須修改弗林斯公式才能應用。
零中頻接收機
現在,考慮零中頻或直接轉換接收機(圖10)。

圖10. 帶有LNA、混頻器、濾波器和VGA的ZIF接收機。
配置包括LNA(增益為10dB、噪聲係數為3dB)、帶通濾波器(中心頻率為950MHz)、信號分配器(將信號送至一對混頻器)、一對混頻器(轉換增益均為6dB,DSB噪聲係數為4dB)。VGA設置為10dB增益、25dB噪聲係數。該組合的仿真結果如表4所示。

表4. ZIF接收機配置*
*表格中列出的項目有通道頻率(CF)、通道功率(CP)、級增益(GAIN)、級噪聲係數(SNF)、級聯增益(CGAIN)和級聯噪聲係數(CNF)。
注意,在表5中,我們將這一結果與Excel®電子表格利用弗林斯公式計算的級聯噪聲係數進行比較。

表5. 弗林斯級聯公式計算結果
顯而易見,級聯噪聲係數的有些地方發生了錯誤。我們采用電子表格的估算結果是12.64dB,但仿真器結果為10.16dB。級聯增益匹配比較合理,但我們需要驗證哪個噪聲係數是有效的。首先,由於整個ZIFdianlujiangshiyonglianggebiandaizhongdexinhaobingchengshoulianggebiandaizhongdezaosheng,suoyiwomenguanxinzhenggedianluzhongdeshuangbiandaizaoshengxishu。yinci,shejidaohuodejiliandeshuangbiandaizaoshengxishu,baokuofangdaqi、隨後的混頻器、之後的附加放大器(圖11)。

圖11. 包括混頻器的級聯。
輸出的總噪聲密度可計算如下:
NOUT = 2kT0G1G2G3 + 2NA1G2G3 + NA2G3 + NA3 (式. 24)
由於級聯輸入處的熱噪聲引起的輸出噪聲為:
NOT = 2kT0G1G2G3 (式. 25)
這意味著總噪聲因子為:
(式. 26)設:
F1 = 1 + NA1/(kT0G1), F2DSB = 1 + NA2/(2kT0G2), and F3 = 1 + NA3/(kT0G3) (式. 27)
得到:
FDSB = F1 + (F2DSB - 1)/G1 + (F3 - 1)/(2G1G2) (式. 28)
以上推導表明,級聯公式中有必要使用混頻器的DSB噪聲係數;代入計算級聯噪聲係數的一般形式弗林斯公式,隨後所有級的噪聲分布必須除以2。如果後者不除以2,表5中所示的電子表格分析結果是錯誤的。在電子表格中修改公式,將混頻器之後的單元除以2,得到的結果如表6所示。

表6. DSB級聯公式的結果
現在,表6和表4非常一致。然而,這也說明了在涉及到混頻器時直接帶入弗林斯級聯公式計算是不合理的。
現在,我們考慮相同的情況,但預期信號比LO高300kHz。方框圖仍然同圖10所示,但全部信號位於LO的高邊,這就使其成為相同接收機架構的低中頻(LIF)應用。與之前一樣,采用相同的Genesys仿真配置,結果如表7所示。

表7. LIF接收機仿真結果
除噪聲係數增加了3dB之外,結果與之前相同架構的仿真結果相似。實際上,即使該係統中除源電阻之外的全部器件均無噪聲,噪聲係數也將為3dB。從本質上講,這是複合接收機架構的一種SSB應用,無法抑製非預期單邊帶。級聯噪聲係數的推導與以上所述完全相同,但級聯輸入處的熱噪聲引起的輸出噪聲為:
NOT = kT0G1G2G3 (式. 29)
所以現在變為:
(式. 30)設:
得到:
與預期一樣,對於這種結構的DSB應用,噪聲級聯公式中的每一項乘以2。然ran而er,這zhe種zhong情qing況kuang有you時shi候hou是shi不bu正zheng確que的de。現xian在zai,我wo們men以yi一yi台tai接jie收shou機ji為wei例li,就jiu噪zao聲sheng和he幹gan擾rao而er言yan,受shou兩liang個ge邊bian帶dai的de影ying響xiang,但dan僅jin使shi用yong其qi中zhong一yi個ge邊bian帶dai的de信xin號hao。由you於yu下xia邊bian帶dai僅jin影ying響xiang易yi受shou幹gan擾rao的de接jie收shou機ji,通tong常chang采cai用yong正zheng交jiao通tong道dao來lai抑yi製zhi不bu希xi望wang的de邊bian帶dai信xin號hao。一yi種zhong方fang法fa是shi在zai接jie收shou機ji的de輸shu出chu利li用yong90度合成器組合I和Q信xin號hao,從cong而er抵di消xiao不bu希xi望wang邊bian帶dai中zhong的de信xin號hao,並bing將jiang其qi有you效xiao增zeng加jia至zhi預yu期qi邊bian帶dai。實shi際ji上shang,這zhe將jiang把ba整zheng個ge接jie收shou機ji變bian成cheng一yi台tai鏡jing像xiang抑yi製zhi下xia變bian頻pin器qi。如ru果guo能neng夠gou在zai合he成cheng點dian有you效xiao地di控kong製zhi被bei合he成cheng信xin號hao的de相xiang位wei,最zui後hou的de和he成cheng級ji將jiang恢hui複fu之zhi前qian失shi去qu的de3dB係統噪聲係數。圖12中所示為這種方法的一個仿真原理圖,對應結果如表8所示。

圖12. 帶鏡像抑製的NZIF接收機。

表8. LIF接收機鏡像抑製仿真結果
最後(合成)級的級聯噪聲係數(CNF)改善了3dB,說明噪聲係數恢複,正如預期那樣。
利用Agilent® Genesys程序對這些架構和情況的仿真結果與數學推導得出的級聯噪聲係數相一致。
表9中彙總了本部分討論和仿真的每種架構的級聯噪聲因子。

表9. 推導公式彙總
級聯接收機的噪聲係數計算總結
我們已經看到,當接收機級聯中存在混頻器時,計算級聯噪聲因子的弗林斯公式並不總是有效的,無論是使用混頻器的DSB噪聲係數還是SSB噪聲係數。當使用濾波器消除接收機的大部分鏡像響應時,可用一個等效兩端口網絡代替混頻器、濾波器和LO子係統。然而,必須利用DSB噪聲係數計算產生的噪聲係數,考慮耦合到混頻器輸入端口的源端點的頻率選擇性。
我們也發現相同的物理結構會具有不同的有效噪聲係數,取決於信號分布在LO兩側還是一側(即應用是DSB還是SSB)。通過正確使用鏡像抑製合成、複合濾波或等效基帶處理,能夠(通常是)恢複由於複合接收器工作在低中頻(LIF)模式而損失的3dB SNR。
本文來源於Maxim。
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