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1、通信設備林樹:接收機動態(tài)范圍分析接收機動態(tài)范圍分析林樹(中國電子科技集團公司第十研究所四川成都610036)摘要:從接收機動態(tài)范圍的概念出發(fā),講述了動態(tài)范圍在接收機設計中的重要性。分析影響動態(tài)范圍的幾個因素,包括前端預選器的選擇性、放大器增益分配、自動增益控制等,并基于數(shù)字中頻接收機給出了擴大接收機動態(tài)范圍的常規(guī)方法,如自動增益控制、中頻限幅器和對數(shù)放大器等,分別指出常規(guī)方法應用于寬帶數(shù)字接收機的局限性。關鍵詞:動態(tài)范圍;放大器;AGC;寬帶數(shù)字接收機中圖分類號:TN971.1文獻標識碼:A文章編號: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)代密集而復雜的電磁環(huán)境中,為了實現(xiàn)通信、K2VnVpcos(n+p)t+偵察等功能,接收機不僅需要較高的靈敏度,也對其動n=1p=n+1m態(tài)范圍提出了更高的要求。制約接收機完成功能的參32K3VnVpcos(2np)t+(3)數(shù)已不是早期的靈敏度而是它的動態(tài)范圍。由于軟件4n=1p=1pn無線電技術的發(fā)展,目前大多數(shù)接收機都是采用模擬射由式(3)可得輸出信號中各分量如下:頻前端結(jié)和數(shù)字中頻來實現(xiàn)整個接收功能的。本文主直流與基
5、波:要分析了射頻前端動態(tài)范圍。mm322K1Vn+K3Vn(Vn+2Vp)(4)1動態(tài)范圍的概念n=14p=1n二階互調(diào):不失一般性,假設輸入端有m個振幅和頻率都不mm同的信號同時輸入,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,輸出信號可以表示為輸入信號的非線3K3V2nVpcos(2np)t(6)4n=1性函數(shù),展開成冪級數(shù),可表示為:p=1pnn考慮單音輸入時,輸出端將會有直流、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,因此小信號輸式中:Vi為輸入信號電壓;Kn為復系數(shù)。入時,基波增益可視為常數(shù),當輸入信號增加到一定時,將Vi代入其中并整理,可得:式(4)中的高階項不能忽略,出現(xiàn)增益壓縮情況(若mm322Vo=K1Vn+4K3Vn(Vn+2Vp)+K3>0,則出現(xiàn)增益擴張現(xiàn)象)。然而,更為普遍的情況n=1p=1n是接收機輸入端有多個信號同時到達,由于非線性效應,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量與輸入信號頻率不同的新信號。此時,為了便于比較104現(xiàn)代電子技術2009年第23期總第310期通
7、信與信息技術各個接收機的動態(tài)范圍,業(yè)內(nèi)定義了一個無虛假響應的由式(8)可以看出,SFDR直接正比于三階截斷點動態(tài)范圍SFDR,即若接收機的三階互調(diào)產(chǎn)物折合到輸IP3,反比于接收機的最小可檢測電平。三階截斷點越入端恰好等于基底噪聲,則此時的輸入信號Pin,max規(guī)定高(值越大),噪聲基底越低,則帶內(nèi)強信號互調(diào)產(chǎn)生的為上限,下限輸入信號規(guī)定為最小可檢測信號MDS,兩雜散響應對系統(tǒng)的影響越小。然而,高三階截斷點與低者之差即為SFDR。用數(shù)學表達式可表達為:噪聲基底是一對矛盾,因此在對接收機線性度和噪聲基SFDR=Pin,max-MDS(7)底均有要求時,接收機
8、設計必須在這兩個指標間做折衷假設系統(tǒng)輸入三階截入點為IIP3,
