تأثير مرشح كبح الصورة على ضوضاء خرج وحدة الاستقبال الأمامية للترددات الراديوية

تتضمن وحدة استقبال الترددات اللاسلكية الأمامية مضخمًا منخفض الضوضاء، ومرشحًا، وخلاطًا، ومكونات أخرى. ومن منظور تأثير عامل الضوضاء المتتالي، يُؤمل أن تكون المرحلة الأولى من وصلة الاستقبال عبارة عن مضخم عالي الكسب ومنخفض الضوضاء، وذلك للحصول على مستوى ضوضاء أقل للنظام وتحسين حساسية الاستقبال.بالإضافة إلى مضخم الضوضاء المنخفض، يحتوي رابط الاستقبال أيضًا على مكون رئيسي - مرشح قمع الصورة، والذي يقع قبل الخلاط ويستخدم لتصفية ضوضاء الصورة وإشارات الصورة لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء وقدرات مقاومة تداخل الصورة لرابط الاستقبال بأكمله.

سيشرح ما يلي بالتفصيل تأثير إدخال مرشح قمع الصورة على مستوى ضوضاء النظام من خلال اشتقاق الصيغة.

1. يوجد مرشح لكبح الصورة

يوضح الشكل 1 سلسلة استقبال أمامية مبسطة للترددات الراديوية، تتضمن مضخمًا منخفض الضوضاء، ومرشحًا، وخلاطًا. بافتراض أن مرشح كبح الصورة مثالي، أي أن فقد الإدخال يساوي 0 ديسيبل وأن كبح الإشارات خارج النطاق لا نهائي، يمكن كبح ضوضاء الصورة تمامًا. افترض أن درجة حرارة الغرفة هي T0=290 كيلو أوم، وصلة استقبال منتهية بحمل 50 أوم، GAو FAيمثلان على التوالي كسب وعامل الضوضاء لمضخم الضوضاء المنخفض، GMو FMيمثلان عامل الكسب وعامل الضوضاء للخلاط على التوالي.

الشكل 1. واجهة استقبال الترددات اللاسلكية المبسطة: مع مرشح رفض الصورة

تبلغ قدرة ضوضاء الإدخال للوحدة الأمامية للاستقبال Nin=kBT0، إجمالي طاقة الضوضاء الناتجة

 (فورمولا 1)

 (فورمولا 2)

من منظور تتالي النظام، يكون عامل الضوضاء والكسب الكلي لوصلة الاستقبال بأكملها على التوالي

(فورمولا 3)

بما أن درجة حرارة الغرفة الحالية هي 290 كلفن، فإن إجمالي قدرة ضوضاء الخرج في هذا الوقت هو

 (الجزء 4)

المعادلتان 2 و4 متسقتان. هذه هي عملية حساب مستوى الضوضاء الأساسي لوصلة الاستقبال بأكملها عند وجود مرشح لكبح الصورة.

2. لا يوجد مرشح لكبح الصورة

يوضح الشكل 2 واجهة استقبال ترددات لاسلكية مبسطة بدون مرشح لكبح الصورة. نظرًا لخصائص تشغيل الخلاط، فعندما تعمل وصلة الاستقبال في هذه الحالة، لا يتم تحويل الضوضاء في نطاق تردد التشغيل المتوقع إلى تردد وسيط فحسب، بل يتم تحويل الضوضاء في نطاق تردد الصورة أيضًا إلى تردد وسيط. وهذا يؤدي إلى مضاعفة قدرة الضوضاء الخارجة من النظام مقارنةً بحالة وجود مرشح لكبح الصورة.

الشكل 2. واجهة استقبال الترددات اللاسلكية المبسطة: بدون مرشح رفض الصورة

افترض أن فقدان تحويل التردد في الخلاط في نطاق تردد الصورة هو، يكون كسب وعامل الضوضاء لمضخم الضوضاء المنخفض في نطاق تردد الصورة على التواليو. يتم هنا النظر في أبسط الحالات فقط، وسيستند اشتقاق الصيغة والتحليل اللاحق إلى الافتراضات التالية:

 (الجزء 5)

إجمالي قدرة ضوضاء الخرج لسلسلة الاستقبال بأكملها هو

 (الجزء 6)

ضع المعادلة 5 في المعادلة أعلاه لتحصل على

(فورمولا 7)

يمكن الحصول على تبسيط إضافي للصيغة المذكورة أعلاه

 (الجزء 8)

من منظور تتالي النظام، يكون عامل الضوضاء والكسب الكلي لوصلة الاستقبال بأكملها على التوالي

 (الجزء 9)

تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا لعدم وجود مرشح لكبح الصورة، فإن قدرة الضوضاء المُدخلة إلى مضخم الضوضاء المنخفض (LNA) في المرحلة السابقة من الخلاط تبلغ ضعف قدرتها في حالة وجود مرشح لكبح الصورة، لذا يلزم تعديل المعادلة المذكورة أعلاه. ويمكن مكافئتها للمخطط الهيكلي التالي مع مرشح لكبح الصورة.

الشكل 3. مخطط هيكلي مكافئ مع مرشح كبح الصورة

الشكل أعلاه يُساوي عامل الضوضاء لمضخم الضوضاء المنخفض بـ 2FAيبقى الكسب دون تغيير؛ ويمكن أن يكون كسب مضخم الضوضاء المنخفض مكافئًا لـ 2GAيبقى عامل التشويش دون تغيير. ولتبسيط الأمر، يُفترض أن مرشح رفض الصورة مثالي.

في هذه المرحلة، يكون عامل الضوضاء الكلي وكسب وصلة الاستقبال بأكملها على التوالي

 (الجزء 10)

ثم تكون قدرة ضوضاء الخرج لوصلة الاستقبال بأكملها هي

 (الجزء 11)

المعادلتان 11 و8 متسقتان. إذا كان كسب مضخم الضوضاء المنخفض يعادل 2GAإذا ظل عامل الضوضاء دون تغيير، فإن عامل الضوضاء الكلي وكسب وصلة الاستقبال بأكملها يكونان على التوالي

 (الجزء 12)

ثم تكون قدرة ضوضاء الخرج لوصلة الاستقبال بأكملها هي

(فورمولا 13)

المعادلتان 13 و8 متسقتان. هذه هي عملية حساب مستوى الضوضاء الأساسي لسلسلة الاستقبال بأكملها في حالة عدم وجود مرشح لكبح الصورة.

فى الختام:بمقارنة مستوى الضوضاء في وجود مرشح كبح الصورة أو غيابه، يتضح من المعادلتين 4 و8 أنه إذا كان كسب مضخم الضوضاء المنخفض (LNA) مرتفعًا جدًا، فإن مستوى الضوضاء بدون مرشح كبح الصورة يقارب ضعف مستوى الضوضاء بوجود هذا المرشح. وبمقارنة المعادلتين 3 و10، نلاحظ أنه عندما يكون كسب مضخم الضوضاء المنخفض (LNA) مرتفعًا جدًا، فإن عامل الضوضاء الكلي بدون مرشح كبح الصورة يقارب ضعف عامل الضوضاء الكلي بوجود هذا المرشح.

هذه المقالة مقتبسة من "شبكة ترددات الراديو بالميكروويفندعم حماية حقوق الملكية الفكرية، لذا يُرجى ذكر المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذف المحتوى.