圖文詳解數(shù)字接收機的應用設計

本文介紹了設計一個數(shù)字廣播接收機的基礎知識。有許多新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和無線技術的發(fā)展，復雜的接收機設計大大簡化。本文試圖解釋如何計算這種接收機的靈敏度和選擇性。它不是一種詳盡的論述，而是一種對這種設計中涉及的許多技術和計算的入門。

許多無線電設計和架構的進步現(xiàn)在允許快速變化無線電領域的設計。這些變化允許減少規(guī)模、成本、復雜性和提高制造使用數(shù)字組件替換不可靠和精確地模擬組件。要實現(xiàn)這一目標，許多先進的半導體設計和制造要求，在過去的幾年里取得成果。其中一些進展包括更好的集成攪拌機，LNA、改善看到過濾器、低成本高性能adc和可編程數(shù)字調(diào)諧器和過濾器。

數(shù)字接收機是什么？

傳統(tǒng)上，無線電已經(jīng)被認為是“盒子”，連接到天線和背后的一切，然而，許多系統(tǒng)設計劃分為兩個獨立的子系統(tǒng)。廣播和數(shù)字處理器。分割，收音機的目的是下轉(zhuǎn)換和過濾所需的信號，然后數(shù)字化信息。同樣，數(shù)字處理器的目的是將數(shù)字化數(shù)據(jù)，提取出所需的信息。

需要理解很重要的一點是，數(shù)字接收機不一樣的數(shù)字無線電（調(diào)制）。事實上，數(shù)字接收機將做一個出色的工作在接收AM和FM等任何模擬信號。數(shù)字接收機可以接收任何類型的調(diào)制包括任何模擬或數(shù)字調(diào)制標準。此外，由于數(shù)字處理器的核心是一個數(shù)字信號處理器（DSP），這使得整個無線電接收機本身的許多方面是通過軟件控制。因此，這些需求方可以重組與升級或新功能在客戶細分的基礎上，所有使用相同的硬件。然而，這本身是一個完整的討論，而不是本文的重點。

本文的重點是收音機以及如何預測/設計性能。將討論下列主題：

1. 可用的噪聲功率
2. 級聯(lián)噪聲圖
3. 圖和adc噪聲
4. 轉(zhuǎn)換增益和敏感性
5. ADC虛假信號和高頻振動
6. 三階截點
7. ADC時鐘抖動
8. 相位噪聲
9. IP3的射頻部分?

單載波和基于

有兩種基本類型的收音機正在討論。第一個被稱為單載波和第二個基于接收機它們的名字所暗示的明顯，但是其功能可能不是完全清楚。單載波接收機是一種傳統(tǒng)的無線電接收機中選擇性的模擬濾波器如果階段?；诮邮照哌M程內(nèi)的所有信號頻帶與一個射頻/模擬地帶和派生選擇性數(shù)字濾波器中遵循模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。這樣一個接收器的好處是，在應用程序與多個接收器調(diào)節(jié)到不同的頻率在同一個樂隊可以實現(xiàn)更小的系統(tǒng)設計和降低成本，由于消除了冗余電路。一個典型的應用程序是一個細胞/無線本地環(huán)路系統(tǒng)基站。另一個應用程序可以監(jiān)視接收器通常使用掃描器監(jiān)視多個頻率。這個應用程序允許同時監(jiān)測的頻率而不需要順序掃描。

典型的單載波接收機

典型的基于接收機

實現(xiàn)一個數(shù)字廣播接收機的好處

之前的詳細討論設計一個數(shù)字廣播接收機進行了討論，需要討論的一些技術的好處。包括過采樣、處理增益，采樣、頻率規(guī)劃/刺激位置。這些提供技術優(yōu)勢與傳統(tǒng)無線電接收機設計不可以實現(xiàn)的。

在采樣和處理增益

奈奎斯特準則細密地決定了任何給定信號所需的采樣率。很多時候，奈奎斯特率是援引的采樣率最高頻率分量的兩倍。這意味著如果抽樣程序在70 MHz，采樣率140 m / s的一個需要。如果我們的信號只占5 MHz約70 MHz，然后抽樣140議員是浪費。相反，奈奎斯特要求采樣信號的兩倍 帶寬的信號。因此，如果我們的信號帶寬5 MHz，然后抽樣10 MHz是足夠的。任何超出這叫做取樣。過采樣是一個非常重要的功能，因為它允許一個有效的接收信噪比增益在數(shù)字域。

在對比抽樣抽樣下的行為。在抽樣的抽樣頻率遠低于一半的實際信號頻率采樣（請參閱下面的部分）。因此，它是可能的過采樣，采樣同時自定義對帶寬和另一個頻率的興趣。

在任何數(shù)字化過程中，信號采樣的速度，噪聲越低地板因為噪音分散到更多的頻率?？偧稍肼曨l率保持不變，但現(xiàn)在分散到更多的好處如果ADC后跟一個數(shù)字濾波器。噪聲地板遵循方程：

這個方程表示轉(zhuǎn)換器的量化噪聲水平，顯示了噪音和FS樣本率之間的關系。因此每次采樣率翻倍，有效的噪聲層提高了3 dB ！

數(shù)字濾波的作用是去除所有不必要的噪聲和偽信號，只留下如下所示數(shù)據(jù)所需的信號。

典型的數(shù)字濾波前ADC頻譜

典型的數(shù)字濾波后ADC頻譜

可以大大提高信噪比的ADC如上圖中所示。事實上，信噪比可以提高通過以下方程：

如圖所示，比率越大采樣率和信號帶寬、處理增益越高。事實上，漲幅高達30 dB是可以實現(xiàn)的。