來看看,你需不需要這門接收機(jī)設(shè)計課程吧(已更新八次)。
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(1)
現(xiàn)在芯片越來越集成,一個小小的芯片集成一個或者很多個射頻系統(tǒng),已經(jīng)不是什么稀罕事。
在芯片的架構(gòu)中,通常會用零中頻或者低中頻架構(gòu),因為這些架構(gòu)簡單,而且不需要像超外差接收機(jī)一樣,使用片外濾波器。
如下圖所示。

不過射頻上是簡單了,但是其實需要數(shù)字部分做很多的校準(zhǔn)工作。
那么都是哪些實際器件中的不理想性,會對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響呢?
(2)
首先,是熱噪聲和閃爍噪聲。
所有的實際器件,都會有電子的隨機(jī)運(yùn)動,而這些運(yùn)動會產(chǎn)生隨機(jī)噪聲,即熱噪聲。
比如說,一個無源的電阻R,在溫度T K下,就會產(chǎn)生噪聲電壓:

如果這個電阻的負(fù)載的大小,與該電阻大小相等,那么輸入到負(fù)載的噪聲功率,則是我們經(jīng)常看到的KTB,如下圖所示。如果不考慮系統(tǒng)帶寬,溫度為T為290K,那Pn就是我們熟知的-174dBm/Hz。

還有,有源器件中的閃爍噪聲(flicker noise),又稱為1/f noise。
因為閃爍噪聲位于直流(DC)附近,所以對零中頻架構(gòu)的影響很大,對低中頻架構(gòu)的影響次之。

(3)
接著,是LO相位噪聲。
理想振蕩器的輸出,在頻域可以用δ函數(shù)來表示,但是實際的相位噪聲,往往會有裙擺,如下圖所示。

收發(fā)機(jī)中LO的相噪的影響,如下圖所示,藍(lán)框表示有用信號的帶寬。
一方面來源于本振相噪帶與信號相乘,會帶來帶內(nèi)噪聲的增加;另一方面,來源于干擾信號與本振的相噪混頻,會造成帶內(nèi)噪聲的增加(即倒易混頻)。

(4)
再者,是采樣抖動。
ADC和DAC是收發(fā)機(jī)種模擬和數(shù)字的邊界。
在模擬和數(shù)字進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時候,需要用到采樣時鐘。
采樣時鐘,本質(zhì)上也是一個振蕩信號。如前面所示,實際的振蕩信號會有相噪,等效于時域的抖動。
因為這個時域的抖動,會造成采樣的誤差,從而產(chǎn)生噪聲。

(5)
其次,是載波頻率偏移(CFO,carrier Frequency offset)和采樣頻率偏移(SFO)。
在通信系統(tǒng)中,載波頻率一般是由鎖相環(huán)產(chǎn)生的。
但是因為TX和RX的載波頻率會有一點(diǎn)點(diǎn)的不同,所以,接收機(jī)變頻后的頻率會有殘余頻率誤差,稱為CFO,即載波頻率偏移。如下圖所示。

同樣的,ADC和DAC的采樣頻率也會有差別,稱之為采樣頻率偏移,即SFO,同樣也會影響系統(tǒng)性能。
(6)
接著,是DAC和ADC的量化噪聲和截斷。
ADC和DAC在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的時候,會產(chǎn)生量化噪聲,從而產(chǎn)生有限的SNR。
所以在設(shè)計接收機(jī)的時候,通常ADC的前級需要有足夠的增益,保證ADC本身的噪聲電平與其輸入的熱噪聲電平(由前面級電路產(chǎn)生)相比,要足夠小,可以忽略不計。
而ADC的截斷效應(yīng),會限制信號的PAPR(Peak to Average Power Ratio,峰均比),從而惡化信號的SNR。
(7)
還有,正交不平衡。
在進(jìn)行上變頻或者下變頻的時候,使用的是正交混頻器。實際的正交混頻器,I路和Q路,會有增益失配和相位失配,從而影響信號的SNR或者產(chǎn)生帶外噪聲。

(8)
還有,器件的非線性。
接收機(jī)的非線性,主要是對大信號干擾負(fù)責(zé)。即我們經(jīng)常說到的互調(diào)抗擾性。
(9)
最后,再吆喝一下接收機(jī)的課程哈!
走過路過,不要錯過,歡迎掃碼試聽哈!聽聽也不費(fèi)啥事,萬一合心意呢!
不管你是不是射頻工程師,關(guān)注這個號的,估計工作中都會接觸到射頻。因為射頻指標(biāo),通常是產(chǎn)品對外的指標(biāo),所以拓展一下關(guān)于射頻系統(tǒng)的知識,對工作的幫助可是大大滴哦!

參考文獻(xiàn):
[1]Lydi Smaini,RF Analog Impairments Modeling for Communication Systems Simulation_ Application to OFDM-Based Transceivers
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