接收器射频前端线性度, 对灵敏度之影响

《接收器射频前端线性度, 对灵敏度之影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Introduction在[1]当中，探讨了热噪声,NoiseFigure,带宽,以及信噪比对接收器灵敏度的影响。在此文件中，我们接着讨论射频前端电路，其线性度对于灵敏度之影响。在一些无线技术的测试规范中，会看到ReceiverMaximumInputLevel的测项，例如WiFi[2]，例如WCDMA[3]，有别于灵敏度，是在测试BER能接受情况下，所能接收的最小输入讯号[1]，MaximumInputLevel，顾名思义，则是在测试BER能接受情况下，所能接收的最大输入讯号。若以动态范围来解释，灵敏度是在测动态范围

2、的下限，而MaximumInputLevel则是在测动态范围的上限，如下图[4]:1LNA下图是零中频接收机的架构[1]，可看到射频前端第一个区块是LNA，故我们先探讨LNA的线性度影响。由下图可知，当LNA的输入讯号过于强大时，其LNA的Gain会下降，而由NoiseFigure公式可知，若LNA的Gain下降，其灵敏度会变差[1]。2若LNA的Gain降为零，即输入讯号经过LNA时，完全不会被放大，则有可能被NoiseFloor淹没，此时信噪比完全为零，亦即讯号完全无法解调，称该接收讯号被阻塞(Blocked)。另

3、外，由[5]可知，当输入讯号过于强大时，会产生非线性效应，例如DCOffset,IMD,Harmonics……等，如下图:3而由[6]可知，零中频架构的接收机，便是直接将射频讯号，降频为基频的直流讯号，而DCOffset之所以成为零中频架构的难题，在于它们会座落在频谱上为零之处，或其附近，很难滤除，因此会直接干扰到主频，如下图[8]。4而解调时，会以EVM来衡量相位误差的程度，如下图左。而DCOffset会使星座图整体有所偏移，如下图右，换言之，DCOffset会使接收机的EVM变大[6]。若EVM变大，则SNR会下降

4、[7]，亦即同样的SNR，对应到的BER会升高，其解调结果会变差[1]。因此可知，非线性效应的DCOffset，会使灵敏度变差。5再来谈IMD，由于IMD为两个输入讯号所产生的产物，当该两输入讯号，其频率极为接近时，假设f1为干扰源，f2为讯号，若f1=f2，那么IMD3:2f1-f2=f2=>主频附近，亦即IMD3，会在主频附近，滤不掉，一路跟随着讯号降频，SNR变差，灵敏度当然不好[8]。6另外，同样假设该两输入讯号，其频率极为接近，假设f1为干扰源，f2为讯号，若f1=f2，那么IMD2:f1-f2=0=>DCO

5、ffset，亦即IMD2，会等同于DCOffset，座落在频谱上为零之处，或其附近，很难滤除，因此会直接干扰到主频，SNR变差，灵敏度当然不好[8]。而倘若该两输入讯号，其频率相差甚远，假设f1为干扰源，f2为讯号，若f1=2f2，那么IMD2=f1-f2=f2=>主频附近IMD3=2f2-f1=>DCOffset其分析如上述，对于灵敏度，同样会有危害。而除了非线性效应，会产生DCOffset，其Self-Mixing也会产生DCOffset，详情可参照[6]，在此就不赘述。7Mixer接着探讨Mixer，由于Mixe

6、r所输入的，是LNA放大后的讯号，故其线性度需比LNA大，由[1]的NoiseFigure公式可知，LNA的Gain越大，其接收机整体的NoiseFigure可以压得越低，亦即灵敏度可以越好。但如上图[6]，若LNA的Gain太大，会导致Mixer输入讯号过强，有可能会使Mixer饱和，其NoiseFloor上升，SNR下降，其接收机整体的NoiseFigure反而上升，使得灵敏度劣化。8同样以零中频接收机架构来做分析。前述已知，当输入讯号过于强大时，会产生DCOffset,IMD……等非线性效应，因此即便LNA的线性

7、度很好，不会产生非线性效应，但若Mixer的线性度不够，一样会因过强的输入讯号，而产生DCOffset，使灵敏度劣化，如下图[1,6]:同理的IMD分析，假设该两输入讯号，其频率极为接近，假设f1为干扰源，f2为讯号，若f1=f2，那么IMD2:f1-f2=0=>DCOffset，9虽然以前述的IMD分析，该两输入讯号，其频率极为接近，假设f1为干扰源，f2为讯号，若f1=f2，那么IMD3:2f1-f2=f2=>主频附近，但由于零中频接收机，在Mixer之后，其讯号频率会降频为零，故此时频率为f2(主频附近)的IMD

8、3，对于讯号的危害不大。而倘若该两输入讯号，其频率相差甚远，假设f1为干扰源，f2为讯号，若f1=2f2，那么IMD3=2f2-f1=>DCOffset其分析如上述，对于灵敏度，同样会有危害。10Reference[1]GSM射频接收机灵敏度之解析与研究,百度文库[2]WLANTestsAccordingtoStandard802