接收机动态范围分析及测试方法.doc

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1、接收机动态范围分析及测试方法摘要：本文主要讨论的是超短波接收机大动态范围的概念和相关参数的测试方法。Abstract:Thisarticlewilldiscusstheconceptofhigh-dynamic-rangeVHF/UHFreceiverandinvolvedparameterstestingmethods.关键词：噪声系数（NF）、灵敏度（Sensitivity）、双音互调失真（Two-toneintermodulationdistortion）、三阶截点（Third-orderinterceptpoint,）、无杂散动态范围（SFDR）、内部虚假响应

2、（Internallygeneratedspuriousresponses）VHF/UHF接收机又称超短波接收机，工作频率覆盖30MHz-3GHz，至少提供AM、FM、USB、LSB、CW等解调方式，有的还提供数字化I/Q输出和宽带中频输出。广泛用于信号监测、侦听、测向，配合相关软件，能自动观测频率占用度等。这种接收机一般采用超外差式结构，天线输入信号先通过前端预选器，滤除带外干扰后经过两次或三次变频，将输入信号变频至一个固定的中频信号（IF），再由后端模拟解调或DSP处理。超短波接收机的动态范围是一个关键的指标，它涉及到接收机的好几个参数。大动态范围接收机的概念，不

3、仅意味着能够以低很低的失真，检测幅度相差达90或100dB的信号的能力。更重要的是，这个概念应明确包含对虚假信号的免疫能力，虚假信号通常是远离接收机调谐频率的大信号，相互之间因非线性作用而产生的。本文的目的是让读者对通常为大动态性能而设计的典型频率合成式VHF/UHF接收机的一些参数有一定认识。要讨论的主题主要包括噪声系数，灵敏度，双音互调失真，三阶截点，无杂散动态范围和内部产生的虚假响应。一、噪声系数-灵敏度噪声系数和灵敏度是两个通常和接收机检测小信号能力有关的参数，接收机的电路通常在输入信号上叠加上少量比热效应大的噪声，在检测VHF/UHF频段的小信号时，电路噪声

4、是通常的限制值。接收机的噪声系数是一个非常基本的参数，也是衡量接收机电路所附加的噪声大小的量度。公式1以术语信噪比的方式给出了电子设备噪声系数的定义：NF=（1）注：NF是以dB方式表示的噪声系数；Si是设备输入端的信号功率；Ni是设备输入端的噪声功率；So是设备输出端信号功率；No是设备输出端噪声功率。另一方面，灵敏度不是一个基本量，它是用来衡量接收机对给定电平信号的检测能力的，并且依赖于几个因素，如所用的调制类型和调制度、采用的中频（IF）带宽和解调（Video）带宽、所要求的解调器输出信纳比，而不仅仅是噪声系数。这些因素对接收机灵敏度的之间的关系可以用公式2来简

5、单表示，尽管只是大概：S=-174dBm±NF+10logB+Ksn+Km（2）注：S：灵敏度，dBm；-174dBm：是室温下，1Hz带宽的热噪声（KTB）；NF：噪声系数，dB；B：中频带宽，Hz，（假设是视频或解调带宽的两倍）Ksn：期望的解调信号信纳比，dB；Km调制特性函数，dB。上式表示灵敏度是随着噪声系数的减小和/或中频带宽的减小而改善的（变得更小）。鉴于最常用的中频带宽范围在10kHz至5MHz以上，常用的VHF/UHF接收机其噪声系数在6dB至12dB之间。因此，典型接收机所选择的中频带宽比实际接收机的噪声系数更大的影响接收机灵敏度。用公式2举例灵敏

6、度的计算，假设让一具有10dB噪声系数的接收机，用10kHz中频带宽，解调一调制度为50%的调幅信号。要求解调输出具有10dB的信纳比。因此：NF=10dB；10logB=40dB（10kHz中频带宽）；Ksn=10dB，所要求的；Km=6dB，50%调幅。将以上数据代入公式2：S=-174dBm+10dB+40dB+10dB+6dB=-108dBm=0.9μV二、互调失真-截点所有的接收机都采用具有固有非线性特性的RF-IF信号处理电路，随之而来的，影响VHF/UHF接收机性能的另一个重要参数是双音互调失真。当两个足够大但是有害的信号被加入到接收机的天线输入端时，它

7、们在RF段混合产生了被认为是互调产物的虚假信号。如果这些产物中的一个频率靠近了接收机的工作频率时，它将被当作同一频率的输入信号而被RF-IF段和解调器处理。这个问题如图1所示。图1：接收机调谐到ft处时，由两个有害信号f1和f2产生的二阶和三阶双音互调产物。二阶和三阶互调失真是所遭遇到的最主要的失真。公式3和4给出了涉及这两种情况的频率关系：f1±f2=ft（3）三阶互调失真2f1±f2=ft（4）三阶互调失真注：f1、f2：有害大信号的频率；ft：接收机调谐频率上的互调产物。二阶双音互调失真是个普遍问题，特别是具有宽带射频前端的接收机，但是通过在第