采用NF可簡化RF信號鏈路的研究分析

引言

信號接收器系統(tǒng)的設(shè)計師常常需要進(jìn)行系統(tǒng)性能的級聯(lián)鏈路分析(從天線一直到ADC)。在鏈路分析中，噪聲是一個至關(guān)重要的參數(shù)，它限制了接收器的總體靈敏度。對系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說更加重要，原因是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇力求優(yōu)化總體信噪比、動態(tài)范圍和諸多其它參數(shù)。噪聲計算中的一個問題是需要在鏈路中各組件(即電路的RF、IF／基帶和ADC部分)所使用的不同噪聲單位之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖1給出了一個簡化的系統(tǒng)示意圖。它包括RF部分、IF／基帶部分(由一個放大器來代表)和ADC。RF部分(包括一個混頻器或解調(diào)器)通常采用以分貝標(biāo)度(dB)為單位的噪聲系數(shù)(NF)來規(guī)定。這也可以利用一個在概念上與NF相似的噪聲功率頻譜密度來規(guī)定(如-160dBm／Hz與一個約14dB的NF相等)。當(dāng)工作于一個固定阻抗(50Ω)環(huán)境中的時候，采用NF可簡化RF信號鏈路的分析。然而，如果"恒定阻抗和正確電源／負(fù)載端接"的假設(shè)不成立，那么NF計算將變得不簡單。

NF至SNR：多少ADC分辨率？

該SNR理論值(在本例中為65.5dB)代表了采用一個理想ADC所能獲得的最大分辨率。實際ADC應(yīng)具有比該數(shù)值高至少5dB的SNR，以維持整個鏈路的性能水平。例如：凌力爾特的LTC2255系列(或雙通道LTC2285 ADC系列)等實用的高性能14位ADC具有72dB～74dB的SNR。

SNR至NF

對于無線電設(shè)計師來說，系統(tǒng)設(shè)計中一項重點是總噪聲系數(shù)，因為它會受到鏈路中所有組件的影響。一旦選定了組件，即可確定接收器的等效輸入噪聲系數(shù)和總靈敏度。假設(shè)所關(guān)心的信號處于ADC的一個奈奎斯特帶寬之內(nèi)，則ADC的等效噪聲為：

結(jié)語

在進(jìn)行從RF組件至ADC的整個系統(tǒng)設(shè)計時，噪聲規(guī)格所采用的單位并非始終相同，會因組件而異。本文探究了不同噪聲單位之間的轉(zhuǎn)換問題。無線電設(shè)計師可以運用這些信息來設(shè)計其系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和選擇組件，以實現(xiàn)最佳的靈敏度。