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什麼是無線接收器的動態範圍?

Date:2016/3/31 11:49:20 Hits:

- 概述或無線電接收機的動態範圍性能用於指定在無線通信系統中使用的無線電接收器的性能的基礎知識的教程。


靈敏度是任何無線電接收器的主要規格之一。 然而一組的靈敏度絕非原委。 為一組的規範可以顯示它具有靈敏度的非常良好的水平,但是當它被連接到天線的性能可能是非常令人失望的,因為當強信號出現很容易過載,這可能會損害其接收能力微弱的信號。 在今天的無線電通信環境中,存在由緊密很多發射遠,與同時處理和關閉信道和無線電接收機的動態範圍是很重要的強信號的能力所必須的靈敏度的良好水平。


接收機的整體動態範圍是很重要的,因為它為一組,以能夠處理強信號以及它是能夠拿起弱的人也同樣重要。 試圖拿起弱信號附近強者的存在時,這顯得尤為重要。 在這種情況下的一組一個貧窮的動態範圍可能無法聽到微弱站拾起較不敏感的一套具有更好的動態範圍。 像阻斷,互調失真和在接收器內等問題可能會屏蔽掉弱信號,儘管具有靈敏度的一個很好的水平集。 確定應該在無線電通信系統中使用什麼樣的設備時,這些參數是明顯重要的。

什麼是動態範圍?


一個無線電接收機的動態範圍基本上是在其上它可以操作的信號電平的範圍。 該範圍的低端是由它的靈敏度在高端這是由它的過載或強烈的信號處理性能的制約,而制約。 規格一般採用基於要么互調性能或阻塞性能數據。 不幸的是,並不總是可以將一個組與另一個比較,因為動態範圍像許多其它參數可以以多種方式被引用。 然而獲得的正是一個無線電接收機的動態範圍意味著它是值得期待在其中進行測量以確定所述無線電接收器的範圍的方式的想法。

靈敏度


調查第一規格是一組的靈敏度。 在任何無線電接收機中的主要限制因素是產生的噪音。 對於大多數應用中,不是信噪比或噪聲係數作為MT的先前描述的問題時使用。 然而,對於動態範圍的規格的圖稱為(MDS)的通常使用的最小可辨別的信號。 這通常是作為在強度與噪聲電平相等的信號。 作為噪聲電平是依賴於所使用的帶寬,這也有在本說明書中被提及。 通常對MDS的水平的水平以dBm即dB相被給予一個毫瓦和典​​型的值約為-135 dBm的在一個3 kHz帶寬。

強烈的信號處理


雖然靈敏度是重要的,其中的無線電接收器處理強信號的方式也很重要。 這裡超載性能支配如何接收機性能。


在理想世界的RF放大器的輸出將是正比於輸入的所有信號電平。 然而射頻放大器僅具有有限的輸出能力和它發現超出一定水平的輸​​出低於所要求的水平,因為它不能處理它所需的大的水平。 這使像如下所示的特性。 從這一點可以看出,RF放大器是用於特徵的下部線性的,但作為輸出級是無法處理的更高的功率水平的信號開始通過在特徵曲線所看到成為壓縮。
 


一個典型的放大器的特性


的事實,即RF放大器是非線性的本身不創建一個主要問題。 然而副作用做。 當一個信號通過非線性元件傳遞有這些發現兩個主要的效果。 首先,諧波生成。 幸運的是,這些不易引起的一個主要問題。 要諧波落入頻率附近被接收,以一半的接收頻率的信號,必須輸入RF放大器。 前端調諧應由足夠程度減少這種因為它不被大多數情況下出現明顯的問題。


可以注意到另一問題是,信號混合在一起以形成不想要的產品。 這些又不易引起一個問題,因為它可以混合在一起的任何信號應該由前端調諧充分地除去。 當在帶信號的諧波混合在一起,而不是發生的問題。

三階產品


當波段信號的諧波混合在一起,會出現問題。 可以發現,信號的梳可以如下來生產,並且這些可以剛好落在相同的頻率作為一個弱的和有趣的站,從而掩蓋出來,因此它不能被聽到。


這是簡單的計算頻率那裡的雜散信號將下降。 如果輸入頻率f1和f2,然後產生將在2f1新頻率 - f2,3f1 - 2f2,4f1 - 3f2等等。 關於產品在2f2產生的兩個主要的或原始信號的另一側 - f1,3f2 - 2f2,4f2 - 3f1等作為圖中所示。 這些被稱為奇數階互調產物。 兩次一個信號加一時間又使得三階產品,三次一加兩次另一種是五階的產品等等。 它可以從圖中,該信號的主要信號的任一側是第一,第三階乘積,然後第五,第七等中看到。
要採取一些實際的數字為例。 如果出現在30.0 MHz和30.01兆赫頻率大信號,則互調產物將出現在30.02,30.03,30.4 ...... MHz和29.99,29.98,29.97 .....兆赫。
 


互調產物


無線電接收器阻塞


當強信號存在被稱為阻止可能出現的另一個問題。 顧名思義是可能的強信號以阻止或至少減少一個無線電接收機的靈敏度。 效果可以聽一個相對較弱站時,應注意和附近的發射器開始發射,並且有用信號強度降低。 當在前端RF放大器開始運行到壓縮的影響而造成的。 當這種情況發生最強信號趨向於“捕獲”RF放大器減少其它信號的強度。 效果是相同的帶FM信號相關的俘獲效應。


阻擋的量顯然取決於信號電平。 這也取決於強烈的信號多遠關閉通道。 進一步遠,越會被由前端調諧降低,較少的影響就越大。 通常情況下阻止被引述的無用信號在給定的偏移量(通常20千赫)水平給予在增益3 dB的衰減。

動態範圍定義


當動態範圍的規格來看,必須小心解釋它們時。 在低信號端對MDS應仔細查看,但在頂端的限制因素展現出更大的變化錫被指定它們的方式。 當使用阻塞減少3分貝的靈敏度通常指定的,但在某些情況下可能1分貝使用。 其中互調產物被選作限制點對它們的輸入信號電平作為對MDS通常所採取的相同。 然而無論說明書中給出,應小心解釋,因為它們可能是微妙在它們從一個接收機測量到下的方式不同的數字。


要獲得用於其可以得到的數字的感覺,其中互調是80和90 dB範圍之間的限制因素的數字是典型的,並且其中阻塞周圍115分貝的限制因素數字通常在所使用的良好無線電接收機實現專業無線通信應用。

設計以獲得最佳性能


這不是一項容易的任務來設計也具有寬動態範圍的高靈敏度的無線電接收器。 然而,這是用於許多無線通信系統中,特別是在移動式無線通信單元可以接觸到彼此接近的重要要求。


為了達到所要求的性能水平可以使用多種方法。 的無線電接收器的前端階段是在噪聲性能方面最重要的。 它應該為噪聲性能,而不是增益進行優化。 輸入阻抗匹配為這個關鍵。 有趣的是,要注意的是最佳匹配不具有最佳噪聲性能完全對應。 放大器也應該有一個相對高的輸出能力,以確保它不超載。 混合器也對過載性能的關鍵。 以確保混合器沒有過載,不應該有它前面過度增益。 高水平的混合器也應使用(即,一個設計為接受的高級別本地振盪器信號)。 以這種方式,可以承受高的輸入信號,而無需降低性能。 應注意在接收機的後期階段要採取以確保它們能耐受的可能遇到的信號的電平。 一個良好的AGC系統還有助於防止超載和不想要的寄生信號的生成。


具有良好的動態範圍內的無線電接收機,就能給一個更好的考慮自己下嚴格不止一個純粹的設計為最佳靈敏度的條件。 與所需要的今天的無線電通信系統的嚴格要求,其中移動無線通信裝置,該發射機和接收機進入接近,與所述無線電接收器的容忍高信號電平,打開或關閉通道的能力所必須的靈敏度的良好水平。 僅當無線電接收機具有很好的動態範圍將整個無線通信系統所要求的性能水平來實現。

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