تأثیر فیلتر حذف تصویر بر نویز خروجی جلویی گیرنده RF

بخش جلویی گیرنده RF شامل LNA، فیلتر، میکسر و سایر اجزا است. از منظر آبشاری ضریب نویز، امید است که مرحله اول لینک گیرنده یک تقویت‌کننده با بهره بالا و شکل نویز پایین باشد تا شکل نویز سیستم پایین‌تری حاصل شود و حساسیت دریافت بهبود یابد.علاوه بر LNA، لینک دریافتی یک جزء کلیدی نیز دارد - فیلتر حذف تصویر، که قبل از میکسر قرار دارد و برای فیلتر کردن نویز تصویر و سیگنال‌های تصویر به منظور بهبود SNR و قابلیت‌های ضد تداخل تصویر کل لینک دریافتی استفاده می‌شود.

در ادامه، تأثیر معرفی یک فیلتر حذف تصویر بر روی نویز سیستم از طریق استخراج فرمول، به تفصیل شرح داده خواهد شد.

۱. یک فیلتر حذف تصویر وجود دارد

شکل 1 یک زنجیره دریافت RF front-end ساده شده، شامل LNA، فیلتر و میکسر را نشان می‌دهد. با فرض اینکه فیلتر حذف تصویر ایده‌آل باشد، یعنی تلفات ورودی 0 دسی‌بل و حذف خارج از باند بی‌نهایت باشد، نویز تصویر را می‌توان به طور کامل حذف کرد. فرض کنید دمای اتاق T باشد.0=۲۹۰ کیلوهرتز، لینک دریافت با بار ۵۰ اهم، G خاتمه یافته استAو FAبه ترتیب ضریب بهره و نویز LNA هستند، GMو FMبه ترتیب ضریب بهره و ضریب نویز میکسر هستند.

شکل ۱. رابط کاربری ساده‌شده‌ی دریافت RF: با فیلتر حذف تصویر

توان نویز ورودی گیرنده جلویی N است.in=کی‌بی‌تی0، توان نویز خروجی کل برابر است با

 (فرمول 1)

 (فرمول 2)

از منظر آبشاری شدن سیستم، ضریب نویز و بهره کل کل لینک دریافتی به ترتیب عبارتند از

(فرمول 3)

از آنجا که دمای فعلی اتاق ۲۹۰ کلوین است، کل توان نویز خروجی در این زمان برابر است با:

 (式4)

معادلات ۲ و ۴ سازگار هستند. این فرآیند محاسبه‌ی کف نویز کل لینک گیرنده در زمانی است که یک فیلتر حذف تصویر وجود دارد.

۲. بدون فیلتر سرکوب تصویر

شکل ۲ یک سیستم دریافت RF ساده شده بدون فیلتر حذف تصویر را نشان می‌دهد. با توجه به ویژگی‌های عملیاتی میکسر، هنگامی که لینک دریافت در این زمان کار می‌کند، نه تنها نویز در باند فرکانس عملیاتی مورد انتظار به فرکانس میانی تبدیل می‌شود، بلکه نویز در باند فرکانس تصویر نیز به فرکانس میانی تبدیل می‌شود. این امر باعث می‌شود که توان نویز خروجی توسط سیستم در مقایسه با زمانی که دارای فیلتر حذف تصویر است، دو برابر شود.

شکل ۲. رابط کاربری ساده‌شده‌ی دریافت RF: بدون فیلتر حذف تصویر

فرض کنید که تلفات تبدیل فرکانسی میکسر در باند فرکانسی تصویر برابر است با، ضریب بهره و نویز LNA در باند فرکانسی تصویر به ترتیب عبارتند ازودر اینجا فقط ساده‌ترین حالت در نظر گرفته شده است و استخراج و تحلیل فرمول بعدی بر اساس فرضیات زیر خواهد بود:

 (式5)

توان نویز خروجی کل زنجیره دریافت برابر است با:

 (式6)

معادله ۵ را در معادله بالا جایگذاری کنید تا به دست آید

(فرمول 7)

ساده‌سازی بیشتر فرمول فوق را می‌توان به دست آورد.

 (式8)

از منظر آبشاری شدن سیستم، ضریب نویز و بهره کل کل لینک دریافتی به ترتیب عبارتند از

 (式9)

شایان ذکر است که به دلیل عدم وجود فیلتر حذف تصویر، برای میکسر، توان نویز وارد شده به LNA مرحله قبل دو برابر زمانی است که فیلتر حذف تصویر وجود دارد، بنابراین معادله فوق نیاز به تنظیم دارد. این معادله می‌تواند معادل نمودار بلوکی ساختاری زیر با یک فیلتر حذف تصویر باشد.

شکل ۳. نمودار بلوکی ساختاری معادل با فیلتر حذف تصویر

شکل بالا ضریب نویز LNA را با 2F برابر می‌کند.A، بهره بدون تغییر باقی می‌ماند؛ بهره LNA همچنین می‌تواند معادل 2G باشدA، ضریب نویز بدون تغییر باقی می‌ماند. برای سادگی، همچنان فرض می‌شود که فیلتر حذف تصویر ایده‌آل است.

در این زمان، ضریب نویز کل و بهره کل لینک دریافتی به ترتیب عبارتند از:

 (式10)

سپس توان نویز خروجی کل لینک گیرنده برابر است با:

 (式11)

معادله ۱۱ و معادله ۸ سازگار هستند. اگر بهره LNA معادل ۲G باشدA، ضریب نویز بدون تغییر باقی می‌ماند، سپس ضریب نویز کل و بهره کل لینک گیرنده به ترتیب عبارتند از

 (式12)

سپس توان نویز خروجی کل لینک گیرنده برابر است با:

(فرمول 13)

معادله ۱۳ و معادله ۸ سازگار هستند. این فرآیند محاسبه کف نویز کل زنجیره دریافت در زمانی است که هیچ فیلتر حذف تصویر وجود ندارد.

در نتیجه:با مقایسه کف نویز در حضور یا عدم حضور فیلتر حذف تصویر، از معادلات ۴ و ۸ می‌توان دریافت که اگر بهره LNA بسیار بالا باشد، کف نویز بدون فیلتر حذف تصویر نزدیک به دو برابر کف نویز در حضور فیلتر حذف تصویر است. با مقایسه معادله ۳ و معادله ۱۰، می‌توانیم ببینیم که وقتی بهره LNA بسیار بالا باشد، ضریب نویز کل بدون فیلتر حذف تصویر نزدیک به ۲ برابر ضریب نویز کل با فیلتر حذف تصویر است.

این مقاله از "" کپی شده است.شبکه فرکانس رادیویی مایکروویو«از حمایت از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند، لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.»