低通濾波器
發射信號與回波信號經混頻后產生帶有距離信息的中頻信號,該中頻信號可能帶有經混頻器泄露的高頻信號,需對其進行濾除。從電路復雜程度以及成本考慮,這里低通濾波器選擇常見的集總參數LC濾波器。
如圖5-8所示為在ADS中的電路圖。設計指標截設定止頻率500kHz,插入損耗小于1dB,回波損耗小于-30dB。
如圖 5-9 為設計優化結果,其帶內插損小于 1d B,回波損耗基本位于-30d B 以下,滿足設計要求。
接收機主要指標分析計算
噪聲系數
其常用分貝表示:NF?dB? ?10log F 。噪聲系數表示信號通過接收系統后,系統內部的噪聲對信噪比造成的信噪比惡化程度。而在接收機中,信號會經過多級模塊的處理,每個模塊都有其固有噪聲,下面給出了系統中多個模塊級聯的噪聲公式:
由上式可知,整個系統的噪聲系數主要有前幾級模塊的固有噪聲決定。所以要使系統的噪聲系數降低,需對前幾級的噪聲系數進行優化。如下表5-2所示為計算所得接收機噪聲系數與增益。
系統的線性度
在一個有源器件存在的線性系統中,當輸入信號較大時,放大的過程就會存在失真現象,產生非線性效應,所以必須限制輸入信號的大小,來實現線性放大。衡量一個系統由于非線性引起的變化時,我們用線性度來描述。而線性度通常會用Pn壓縮點和三階交調點來表示。
通常情況下,a,為正,a,為負,所以當輸入信號不斷增大時,會出現增益壓縮的現象。當輸出信號功率比線性放大器增加的功率小1dB時,對應的輸入信號功率即為輸入1dB壓縮點IP加,對應的輸出信號功率即為輸出1dB壓縮點OPs,若輸入輸出均用dB表示時,1dB壓縮點如圖5-10所示。
通常我們將輸入1dB壓縮點作為輸入信號的*大限制,設計時應當盡量使輸入信號的*大值比輸入1dB壓縮點小3~4dB。
(2)三階交調點IP3當頻率比較相近的兩個信號進入到一個非線性系統時,由于非線性效應,系統會生成大量的基波以外的組成頻率分量,即互調分量。在這些組合分量中,可能落在放大器頻帶內的頻率分量除了基波以外,還會有組合頻率2,-a和2a-a2,比較靠近基波,這些組合頻率是由非線性器件的三次方項產生的。非線性系統的輸出信號為:
由于三階分量位于帶內,很難用濾波器濾除,會造成臨近的信道干擾。這里定義一個用來衡量放大器的互調失真程度指標——三階互調截點IP,它定義為三階互調功率達到和基波功率相同的點,對應的輸入功率為IIP,對應的輸出功率為OIP3。定義如圖5-11所示。
三階互調截點與1dB增益壓縮都是由于非線性器件的三次方項產生的,通常情況下,1dB增益壓縮點的輸入(或輸出)電平比三階互調截點電平低約10dB。
(3)多級級聯三階互調截點
N級級聯系統的輸出三階互調截點計算公式如下:
上式中,OIP3,(i=N,N-1…,1)與Gi;分別是第i級模塊的輸出三階互調截點與增益,OIP3為總的輸出三階互調截點。由上式可知,系統的IIP3主要由后幾級模塊決定,所以提高*后幾級的增益與輸出三階互調截點就可以提高整個系統總的輸出三階互調截點。
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