目錄

1，接收機動態(tài)范圍

2，阻塞干擾

3，IQ不平衡和鏡像抑制計算

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1，接收機動態(tài)范圍

????????動態(tài)范圍是指使接收機能夠對接收信號進行檢測而又使接收信號不失真的輸入信號的大小范圍，一般指幅度。如果接收信號過大，會引起放大器的失真和引入噪聲，信號過小，信號無法被檢測到。動態(tài)范圍就是指這個最大最小的范圍。 另一個經常衡量接收機性能的參數是無雜散動態(tài)范圍，這里用的無雜散動態(tài)范圍是指當兩個等功率信號輸入時沒有超過噪低 3dB 的虛假信號范圍。經常用來衡量動態(tài)范圍下限的標準為最小可檢測信號，其被定義為在一個給定帶寬內大于等于給定噪聲功率 3dB 的信號，最小可檢測信號（MDS）與接收機噪聲系數以及中頻帶寬之間的關系為：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝑃𝑙 = 𝑀𝐷𝑆 = -171𝑑𝐵𝑚 + 𝑁𝐹 + 10𝑙𝑜𝑔𝐵
? ? ? ? ? ? ? 注： PL 為動態(tài)范圍的下限， dBm
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MDS：最小可檢測信號， dBm
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? NF：噪聲系數 dB
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B:中頻信號帶寬 Hz
????????無雜散動態(tài)范圍的上限定義為：產生等于最小可檢測信號的三階互調產物的兩個等電平輸入信號電平，因此無雜散動態(tài)范圍的上限可由以下公式推出：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝑀𝐷𝑆 = 𝐼𝑀3 = 3𝑃𝑢 - 2𝑂𝐼𝑃3
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝑃𝑢 = (𝑀𝐷𝑆 + 2𝑂𝐼𝑃3)/3
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 1/3(-171dBm + NF + 10logB) + 2/3(OIP3)
根據以上對無雜散動態(tài)范圍的上下限定義，可以得出無雜散動態(tài)范圍 SFDR 的表達式為：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝑆𝐹𝐷𝑅 = 𝑃𝑢 - 𝑃𝑙
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??= 1?3 (𝑀𝐷𝑆 + 2𝑂𝐼𝑃3) - 𝑀𝐷𝑆
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??= 2?3 (𝑂𝐼𝑃3 - 𝑀𝐷𝑆)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 2?3 (𝑂𝐼𝑃3 - 𝑁𝐹 - 10𝑙𝑜𝑔𝐵 + 171𝑑𝐵𝑚)
????????由以上可以看出，無雜散動態(tài)頻率動態(tài)范圍是同三階截止點成正比與噪聲系數和中頻帶
寬成反比。由于最大接收功率和 IIP3 直接相關，按照一般經驗來說，最大接收功率比 P1dB 低
3dB 左右，而 P1dB 有比 IIP3 低 10dB 左右。

2，阻塞干擾

阻塞干擾的原理是當外界存在一個很強的干擾信號，雖然頻率上不造成互調或同頻、鄰頻干擾，但作用于收信機前端電路后，由于收信機的非線性仍能造成對有用信號增益的降低（受到抑制）或噪聲提高，使接收機靈敏度下降，這種現象就是接收機的阻塞。相應的，這種干擾稱為阻塞干擾。假設有用信號為：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?𝑈𝑠 = 𝑈𝑠𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑠𝑡)
干擾信號為：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?𝑈𝑛 = 𝑈𝑛𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑛𝑡)
當他們疊加在一起時：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?𝑈𝑏 = 𝑈𝑠 + 𝑈𝑛 = 𝑈𝑠𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑠𝑡) + 𝑈𝑛𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑛𝑡)
經過三角變換并考慮 Un >> Us 的情況下：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?𝑈𝑏 = 𝑈𝑛(1 + 𝐴𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑠 - 𝜔𝑛) ? 𝑡) ? 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑛𝑡 + 𝐴𝑠𝑖𝑛(𝜔𝑠 - 𝜔𝑛) ? 𝑡)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= 𝑈𝑛(1 + 𝐴𝑐𝑜𝑠(?𝑡))𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑛𝑡 + 𝐴𝑠𝑖𝑛(?𝑡))
? ? ? ? 上式中𝐴 = 𝑈𝑠/𝑈𝑛 ?=𝜔𝑠 - 𝜔𝑛;Ub 是一個調幅調相波， 𝑈𝑛(1 + 𝐴𝑐𝑜𝑠(?𝑡)) 為調幅波， A 為調幅度， ?為調制頻率，𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑛𝑡 + 𝐴𝑠𝑖𝑛(?𝑡))為調相波，由此可見一個有用的弱信號與一個強干擾信號疊加后其合成信號將變成一個頻率以干擾信號的載頻為中心的調幅調相波，其幅度的變化反映有用信號的包絡調制規(guī)律。當強干擾信號和弱有用信號進入接收機后，使接收機中放大器或者混頻器級的三極管的傳輸特性進入飽和或者截止區(qū)域后而呈現出非線性，合成信號的包絡大部分被削掉只保留了調相部分，由于保留了調相部分，故合成信號中的相位變化中還保留有有用信號，但是由于 Un>>Us，故 A 值會很小，而干擾信號的 Un 會很大，因而使輸出信噪比顯著下降，造成靈敏度降低，噪低抬升形成阻塞，干擾信號的 Un 越大，阻塞越嚴重。
????????作為衡量阻塞干擾指標主要有二個，即阻塞帶和阻塞電平。設固定電平的干擾電壓Un，并由遠端向工作頻率靠近，使收信機的信比( SINAD)下降 3dB 時，信號與干擾的頻率差稱為阻塞頻帶。 設 fc 為某一常數調整干擾電平使有用信號的信納比下降 3dB 時，其對應的輸入電叫阻塞電平，接收信機的阻塞頻帶越寬越易受到外來強信號的阻塞干擾，而阻塞電平越高則表示收信機拒強干擾信號能力越強， 阻塞對通信系統的影響在對接收機的抗干擾性能進行測試時，有五項雙信號測試的重要指標，即接收機的同頻道抑制(SC)、鄰道選擇性(SA)、阻塞(SB)， 互調抑制(SI)和雜散響應抑制(SS)其中，阻塞指標所描述的主要是接收機在標稱工作頻率(1-10)MHz 范圍內的抗干擾性能。接收機的阻塞指標不符合要求或者系統之間產生阻塞干擾，將嚴重影響通信系統的通信距離和通信質量。Blocking 實際上是一種非常古老的 RF 指標，早在雷達發(fā)明之初就有。其原理是以大信號灌入接收機(通常最遭殃的是第一級 LNA)，使得放大器進入非線性區(qū)甚至飽和。此時一方面放大器的増驟然變小，另一方面產生極強非線性，因而對有用信號的放大功能就無法正常工作了。
????????另一種可能的 Blocking其實是通過接收機的AGC來完成的:大信號進入接收機鏈路，接收機 AGC 因此產生動作降低増益以確保動態(tài)范圍;但是同時進入接收機的有用信號電平很低，此時增益不足，進入到解調器的有用信號幅度不夠。對解決 Blocking，主要是 RF 出力，就是把接收機 IP3 提高，動態(tài)范圍擴大。對于帶外 Blocking，濾波器的抑制度也是很重要的。

3，IQ不平衡和鏡像抑制計算

????????I 和 Q 信號的不平衡限制了鏡像抑制和接收機或發(fā)射機的動態(tài)范圍。鏡頻抑制公式可以根據下圖所示的簡化的正交轉換系統模型推導出。接收到的射頻期望信由振幅歸一化的頻率和角度調制表示。假設 I 和 Q 通道中的所有不平衡都集中在正交 LO 信號的不平衡上，幅值歸一化 I 和 Q 的 LO 信號表示為𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑙𝑜𝑡)和(1 + 𝛿)𝑆𝑖𝑛(𝜔𝑙𝑜𝑡 + 𝜀)，其中𝛿是幅度不平衡， 𝜀是相位不平衡。

????????省略中間的推導過程，由于 IQ 不平衡導致的信號鏡像成分的大小 IR 由期望的信號幅度與鏡像信號幅度之比確定，單位為 dB，推導結果如下所示：
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?????????IQ 不平衡時的校準方法，假如從射頻端口輸入一個單頻信號被接收機接收并下變頻至基帶數據，理論上基帶的 IQ 數據應該是完全正交的，不失一般性我們歸一化接收到的 IQ 基帶信號的表達式為：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝐼(𝑡) = 𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑡)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?𝑄(𝑡) = 𝑆𝑖𝑛(𝜔𝑡)
注： 𝜔為基帶頻率

????????但是，由于信道環(huán)境和通道特性的不同，通常會存在直流偏置，以及相位和幅值上的偏移，這使得兩種信號分別為:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??𝐼‘(𝑡) = 𝛿𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑡) + 𝛽𝐼
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?𝑄‘(𝑡) = 𝑆𝑖𝑛(𝜔𝑡 + 𝜀) + 𝛽𝐼
𝛽𝐼 𝛽𝑄 𝜀 𝜔 分別為基帶 IQ 直流偏置，相位偏移，幅度偏移
? ? ? ??基帶 IQ 的直流偏移可以通過對基帶信號計算平均值得出比較容易計算，這里主要任務是對基帶信號的相位和幅度偏移的計算。出基帶信號直流偏移之后的 IQ 信號為：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝐼‘‘(𝑡) = 𝛿𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑡)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 𝑄‘‘(𝑡) = 𝑆𝑖𝑛(𝜔𝑡 + 𝜀)
這兩個方程用矩陣形式表示為：

根據線性代數矩陣求逆求 I(t)和 Q(t):

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的接收机动态范围，阻塞干扰，IQ平衡和镜像抑制计算的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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