如何計算ASK接收機的靈敏度

　　RFIC幅移鍵控（ASK）或者叫做開關鍵控（OOK）接收機的靈敏度對于遠程無線開門系統(tǒng)（RKE）、輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)（TPM）、家庭自動化系統(tǒng)以及其它應用系統(tǒng)的設計者來說是一項重要的規(guī)范。這類接收機一般工作在315MHz或433MHz的頻段上，但是其電路對其它載波頻率也是適用的。了解這種接收機一些特性在理論上的極限值對RFIC用戶和設計者都是很重要的，因為這樣就能確定他們在設計上的改進是不是成功的。本篇應用筆記描述了一種在已知系統(tǒng)噪聲系數(shù)、IF帶寬和基帶帶寬的條件下一步一步的計算ASK接收機靈敏度的方法。結果表明，接收信號強度指示（RSSI）放大器實現(xiàn)的對數(shù)幅度檢測在輸入SNR較低時降低了輸出信噪比（SNR） （門限效應），而靈敏度的提高與IF帶寬與基帶帶寬之比的平方根成正比。

　　大多數(shù)現(xiàn)代幅移鍵控（ASK）接收機利用將調(diào)制的RF信號直接的或者經(jīng)過一次或多次頻率變換后通過一個幅度檢測器對數(shù)據(jù)進行檢測。幅度檢測器基本上就是一個RF或IF放大器和一個RSSI（接收信號強度指示器），RSSI的輸出與輸入RF或IF信號功率的對數(shù)成正比。

　　因為RSSI檢測器是一個非線性的檢測器，它將改變輸入信號的信噪比（SNR）。ASK靈敏度計算的關鍵就在于RSSI檢測器的SNRout 與 SNRin 關系曲線。

　　一旦我們知道了SNRout 與 SNRin 之間的關系，在已知噪聲系數(shù)、IF帶寬和數(shù)據(jù)速率的條件下可以通過如下步驟找出ASK靈敏度

　　1. 確定目標BER（在本例中為10-3）所需的Eb/No，然后根據(jù)Eb/No用下面的等式計算SNR。

　　SNR = （Eb/No） * （R/BBW）

　　其中R是數(shù)據(jù)速率，BBW是數(shù)據(jù)濾波器的帶寬

　　2. 將上一步計算出來的SNR減去IF（預檢波）BW與數(shù)據(jù)濾波器BW之比的dB數(shù)。例如， 如果IF BW為600KHz數(shù)據(jù)濾波器BW為6kHz，這就意味著要從SNR中減去20dB。得到的結果就是RSSI檢測器輸出信號的SNR，這一信號還沒有被數(shù)據(jù)濾波器消除其高頻噪聲（假設這些噪聲占據(jù)了IF BW）。對于靈敏度來說，這一比例通常是以dB為單位的負值。

　　3. 用RSSI的SNRout 與 SNRin 關系曲線找出RF或IF放大器和RSSI檢測器輸入信號的SNR。實際上就是通過這條曲線用第二步計算中得到 SNRout “反向”推導SNRin。

　　4. 使用接收機前端SNR公式找出接收機輸入端的信號水平。這就是靈敏度S

　　S = （SNRin） * （kTBIFFS）

　　其中kT是在290 K的噪聲譜密度（-174 dBm/Hz），BIF是IF（預檢波）BW，F(xiàn)S是接收機系統(tǒng)（不僅僅是前端）的噪聲系數(shù)。

　　因為RSSI檢測器是一個對數(shù)檢測器，輸入輸出SNR的關系可以用一種封閉的方式表示，盡管可能看起來有點兒亂。一篇發(fā)表在IEEE學報上比較老的關于航空與電子系統(tǒng)的文章［1］推導出了其表達式并畫出了SNRout與SNRin關系的曲線。這篇文章中的曲線非常小而且沒有足夠的網(wǎng)格線，但是可以在Excel表格中對表達式進行分析計算并畫出更具體的曲線圖。這個曲線如下圖所示，它與簡單的SNRout = SNRin 曲線（線性檢波）畫在一起作為對比。注意門限效應。在兩條線3.7 dB的SNR“交點”以下，信號通過檢測器后SNR變差了。在這個點以上的部分，信號通過檢測器后SNR得到改善。