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1、通信設(shè)備林樹:接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍分析接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍分析林樹(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所四川成都610036)摘要:從接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的概念出發(fā),講述了動(dòng)態(tài)范圍在接收機(jī)設(shè)計(jì)中的重要性。分析影響動(dòng)態(tài)范圍的幾個(gè)因素,包括前端預(yù)選器的選擇性、放大器增益分配、自動(dòng)增益控制等,并基于數(shù)字中頻接收機(jī)給出了擴(kuò)大接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的常規(guī)方法,如自動(dòng)增益控制、中頻限幅器和對(duì)數(shù)放大器等,分別指出常規(guī)方法應(yīng)用于寬帶數(shù)字接收機(jī)的局限性。關(guān)鍵詞:動(dòng)態(tài)范圍;放大器;AGC;寬帶數(shù)字接收機(jī)中圖分類號(hào):TN971.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-373X(200
2、9)23-104-03AnalysisofReceiversDynamicRangeLINShu(No.10ResearchInstitute,ChinaElectronicScience&TechnologyGroupCorporation,Chengdu,610036,China)Abstract:Theimportanceofreceiversdynamicrangeisintroduced.ByanalyzingvariousfactorsincludingRFfliterandamplierandsoonthoserelatedtothedy
3、namicrange,amethodofrealizingwidedynamicrangeinreceiverbasedonIFsam-plingtechnologyisproposed,suchasAutomaticGainControl(AGC)andband-passIntermediateFrequency(IF)limiting.Itpointsoutthelimitationoftraditionaltechnologiesinincreasingthedynamicrangeinwidebanddigitalreceiver.Keywords
4、:dynamicrange;amplier;AGC;widebanddigitalreceivermm在現(xiàn)代密集而復(fù)雜的電磁環(huán)境中,為了實(shí)現(xiàn)通信、K2VnVpcos(n+p)t+偵察等功能,接收機(jī)不僅需要較高的靈敏度,也對(duì)其動(dòng)n=1p=n+1m態(tài)范圍提出了更高的要求。制約接收機(jī)完成功能的參32K3VnVpcos(2np)t+(3)數(shù)已不是早期的靈敏度而是它的動(dòng)態(tài)范圍。由于軟件4n=1p=1pn無線電技術(shù)的發(fā)展,目前大多數(shù)接收機(jī)都是采用模擬射由式(3)可得輸出信號(hào)中各分量如下:頻前端結(jié)和數(shù)字中頻來實(shí)現(xiàn)整個(gè)接收功能的。本文主直流與基
5、波:要分析了射頻前端動(dòng)態(tài)范圍。mm322K1Vn+K3Vn(Vn+2Vp)(4)1動(dòng)態(tài)范圍的概念n=14p=1n二階互調(diào):不失一般性,假設(shè)輸入端有m個(gè)振幅和頻率都不mm同的信號(hào)同時(shí)輸入,即:K2VnVpcos(n+p)t(5)mn=1p=n+1Vi(t)=Vncosnt(1)三階互調(diào):n=1m由于非線性,輸出信號(hào)可以表示為輸入信號(hào)的非線3K3V2nVpcos(2np)t(6)4n=1性函數(shù),展開成冪級(jí)數(shù),可表示為:p=1pnn考慮單音輸入時(shí),輸出端將會(huì)有直流、基波及多次Vo=KnVi(2)n=0諧波出現(xiàn)。由
6、于在一般情況下,K3<0,因此小信號(hào)輸式中:Vi為輸入信號(hào)電壓;Kn為復(fù)系數(shù)。入時(shí),基波增益可視為常數(shù),當(dāng)輸入信號(hào)增加到一定時(shí),將Vi代入其中并整理,可得:式(4)中的高階項(xiàng)不能忽略,出現(xiàn)增益壓縮情況(若mm322Vo=K1Vn+4K3Vn(Vn+2Vp)+K3>0,則出現(xiàn)增益擴(kuò)張現(xiàn)象)。然而,更為普遍的情況n=1p=1n是接收機(jī)輸入端有多個(gè)信號(hào)同時(shí)到達(dá),由于非線性效應(yīng),其輸出端除了基波分量(線性產(chǎn)物)外,還出現(xiàn)了大收稿日期:2009-05-06量與輸入信號(hào)頻率不同的新信號(hào)。此時(shí),為了便于比較104現(xiàn)代電子技術(shù)2009年第23期總第310期通
7、信與信息技術(shù)各個(gè)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍,業(yè)內(nèi)定義了一個(gè)無虛假響應(yīng)的由式(8)可以看出,SFDR直接正比于三階截?cái)帱c(diǎn)動(dòng)態(tài)范圍SFDR,即若接收機(jī)的三階互調(diào)產(chǎn)物折合到輸IP3,反比于接收機(jī)的最小可檢測(cè)電平。三階截?cái)帱c(diǎn)越入端恰好等于基底噪聲,則此時(shí)的輸入信號(hào)Pin,max規(guī)定高(值越大),噪聲基底越低,則帶內(nèi)強(qiáng)信號(hào)互調(diào)產(chǎn)生的為上限,下限輸入信號(hào)規(guī)定為最小可檢測(cè)信號(hào)MDS,兩雜散響應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的影響越小。然而,高三階截?cái)帱c(diǎn)與低者之差即為SFDR。用數(shù)學(xué)表達(dá)式可表達(dá)為:噪聲基底是一對(duì)矛盾,因此在對(duì)接收機(jī)線性度和噪聲基SFDR=Pin,max-MDS(7)底均有要求時(shí),接收機(jī)
8、設(shè)計(jì)必須在這兩個(gè)指標(biāo)間做折衷假設(shè)系統(tǒng)輸入三階截入點(diǎn)為IIP3,
