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1、通信设备林树:接收机动态范围分析接收机动态范围分析林树(中国电子科技集团公司第十研究所四川成都610036)摘要:从接收机动态范围的概念出发,讲述了动态范围在接收机设计中的重要性。分析影响动态范围的几个因素,包括前端预选器的选择性、放大器增益分配、自动增益控制等,并基于数字中频接收机给出了扩大接收机动态范围的常规方法,如自动增益控制、中频限幅器和对数放大器等,分别指出常规方法应用于宽带数字接收机的局限性。关键词:动态范围;放大器;AGC;宽带数字接收机中图分类号:TN971.1文献标识码:A文章编号:1004-373X(200
2、9)23-104-03AnalysisofReceiversDynamicRangeLINShu(No.10ResearchInstitute,ChinaElectronicScience&TechnologyGroupCorporation,Chengdu,610036,China)Abstract:Theimportanceofreceiversdynamicrangeisintroduced.ByanalyzingvariousfactorsincludingRFfliterandamplierandsoonthoserelatedtothedy
3、namicrange,amethodofrealizingwidedynamicrangeinreceiverbasedonIFsam-plingtechnologyisproposed,suchasAutomaticGainControl(AGC)andband-passIntermediateFrequency(IF)limiting.Itpointsoutthelimitationoftraditionaltechnologiesinincreasingthedynamicrangeinwidebanddigitalreceiver.Keywords
4、:dynamicrange;amplier;AGC;widebanddigitalreceivermm在现代密集而复杂的电磁环境中,为了实现通信、K2VnVpcos(n+p)t+侦察等功能,接收机不仅需要较高的灵敏度,也对其动n=1p=n+1m态范围提出了更高的要求。制约接收机完成功能的参32K3VnVpcos(2np)t+(3)数已不是早期的灵敏度而是它的动态范围。由于软件4n=1p=1pn无线电技术的发展,目前大多数接收机都是采用模拟射由式(3)可得输出信号中各分量如下:频前端结和数字中频来实现整个接收功能的。本文主直流与基
5、波:要分析了射频前端动态范围。mm322K1Vn+K3Vn(Vn+2Vp)(4)1动态范围的概念n=14p=1n二阶互调:不失一般性,假设输入端有m个振幅和频率都不mm同的信号同时输入,即:K2VnVpcos(n+p)t(5)mn=1p=n+1Vi(t)=Vncosnt(1)三阶互调:n=1m由于非线性,输出信号可以表示为输入信号的非线3K3V2nVpcos(2np)t(6)4n=1性函数,展开成幂级数,可表示为:p=1pnn考虑单音输入时,输出端将会有直流、基波及多次Vo=KnVi(2)n=0谐波出现。由
6、于在一般情况下,K3<0,因此小信号输式中:Vi为输入信号电压;Kn为复系数。入时,基波增益可视为常数,当输入信号增加到一定时,将Vi代入其中并整理,可得:式(4)中的高阶项不能忽略,出现增益压缩情况(若mm322Vo=K1Vn+4K3Vn(Vn+2Vp)+K3>0,则出现增益扩张现象)。然而,更为普遍的情况n=1p=1n是接收机输入端有多个信号同时到达,由于非线性效应,其输出端除了基波分量(线性产物)外,还出现了大收稿日期:2009-05-06量与输入信号频率不同的新信号。此时,为了便于比较104现代电子技术2009年第23期总第310期通
7、信与信息技术各个接收机的动态范围,业内定义了一个无虚假响应的由式(8)可以看出,SFDR直接正比于三阶截断点动态范围SFDR,即若接收机的三阶互调产物折合到输IP3,反比于接收机的最小可检测电平。三阶截断点越入端恰好等于基底噪声,则此时的输入信号Pin,max规定高(值越大),噪声基底越低,则带内强信号互调产生的为上限,下限输入信号规定为最小可检测信号MDS,两杂散响应对系统的影响越小。然而,高三阶截断点与低者之差即为SFDR。用数学表达式可表达为:噪声基底是一对矛盾,因此在对接收机线性度和噪声基SFDR=Pin,max-MDS(7)底均有要求时,接收机
8、设计必须在这两个指标间做折衷假设系统输入三阶截入点为IIP3,
