आरएफ रिसीविंग फ्रंट-एंड आउटपुट शोर पर इमेज सप्रेशन फिल्टर का प्रभाव

आरएफ रिसीविंग फ्रंट-एंड में एलएनए, फिल्टर, मिक्सर और अन्य घटक शामिल हैं। नॉइज़ फैक्टर कैस्केड के दृष्टिकोण से, यह आशा की जाती है कि रिसीविंग लिंक का पहला चरण उच्च-लाभ, कम-नॉइज़-फिगर वाला एम्पलीफायर हो, ताकि सिस्टम का नॉइज़ फिगर कम हो और रिसीविंग संवेदनशीलता में सुधार हो।एलएनए के अलावा, रिसीविंग लिंक में एक महत्वपूर्ण घटक - इमेज सप्रेशन फिल्टर भी होता है, जो मिक्सर से पहले स्थित होता है और इसका उपयोग इमेज नॉइज़ और इमेज सिग्नल को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है ताकि पूरे रिसीविंग लिंक के एसएनआर और एंटी-इमेज इंटरफेरेंस क्षमताओं में सुधार हो सके।

निम्नलिखित में सूत्र व्युत्पत्ति के माध्यम से सिस्टम के नॉइज़ फ्लोर पर इमेज सप्रेशन फिल्टर लगाने के प्रभाव का विस्तारपूर्वक वर्णन किया जाएगा।

1. इसमें इमेज सप्रेशन फ़िल्टर है।

चित्र 1 में एक सरलीकृत RF फ्रंट-एंड रिसीविंग चेन दिखाई गई है, जिसमें LNA, फ़िल्टर और मिक्सर शामिल हैं। यह मानते हुए कि इमेज सप्रेशन फ़िल्टर आदर्श है, यानी इंसर्शन लॉस 0dB है और आउट-ऑफ-बैंड सप्रेशन अनंत है, इमेज नॉइज़ को पूरी तरह से दबाया जा सकता है। मान लीजिए कि कमरे का तापमान T है।0=290K, रिसीविंग लिंक 50 ओम लोड के साथ समाप्त, GAऔर एफAG क्रमशः LNA का गेन और नॉइज़ फैक्टर हैं।Mऔर एफMये क्रमशः मिक्सर के गेन और नॉइज़ फैक्टर हैं।

चित्र 1. सरलीकृत आरएफ रिसेप्शन फ्रंट-एंड: इमेज रिजेक्शन फिल्टर के साथ

रिसीविंग फ्रंट-एंड की इनपुट नॉइज़ पावर N है।in=केबीटी0, कुल आउटपुट शोर शक्ति है

 (सूत्र 1)

 (सूत्र 2)

सिस्टम कैस्केडिंग के परिप्रेक्ष्य से, संपूर्ण रिसीविंग लिंक का शोर कारक और कुल लाभ क्रमशः इस प्रकार हैं:

(सूत्र 3)

क्योंकि वर्तमान कमरे का तापमान 290K है, इसलिए इस समय कुल आउटपुट शोर शक्ति है

 (式4)

समीकरण 2 और 4 सुसंगत हैं। यह इमेज सप्रेशन फिल्टर की उपस्थिति में संपूर्ण रिसीविंग लिंक के नॉइज़ फ्लोर की गणना प्रक्रिया है।

2. कोई छवि दमन फ़िल्टर नहीं

चित्र 2 में इमेज सप्रेशन फिल्टर के बिना एक सरलीकृत RF रिसीविंग फ्रंट-एंड दिखाया गया है। मिक्सर की परिचालन विशेषताओं के कारण, जब रिसीविंग लिंक इस समय काम कर रहा होता है, तो न केवल अपेक्षित परिचालन आवृत्ति बैंड में शोर मध्यवर्ती आवृत्ति में परिवर्तित हो जाता है, बल्कि इमेज आवृत्ति बैंड में शोर भी मध्यवर्ती आवृत्ति में परिवर्तित हो जाता है। इससे सिस्टम द्वारा उत्पन्न शोर शक्ति, इमेज सप्रेशन फिल्टर की तुलना में दोगुनी हो जाती है।

चित्र 2. सरलीकृत आरएफ रिसेप्शन फ्रंट-एंड: कोई इमेज रिजेक्शन फिल्टर नहीं

मान लीजिए कि इमेज फ़्रीक्वेंसी बैंड में मिक्सर का फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण हानि हैछवि आवृत्ति बैंड में एलएनए का लाभ और शोर कारक क्रमशः इस प्रकार हैं:औरयहां केवल सबसे सरल मामले पर विचार किया गया है, और इसके बाद सूत्र व्युत्पत्ति और विश्लेषण निम्नलिखित मान्यताओं पर आधारित होगा:

 (式5)

संपूर्ण रिसीव चेन की कुल आउटपुट शोर शक्ति है

 (式6)

समीकरण 5 को उपरोक्त समीकरण में रखने पर हमें प्राप्त होता है

(सूत्र 7)

उपरोक्त सूत्र को और सरलीकृत किया जा सकता है।

 (式8)

सिस्टम कैस्केडिंग के परिप्रेक्ष्य से, संपूर्ण रिसीविंग लिंक का शोर कारक और कुल लाभ क्रमशः इस प्रकार हैं:

 (式9)

यह उल्लेखनीय है कि इमेज सप्रेशन फिल्टर न होने के कारण, मिक्सर के लिए, पिछली स्टेज LNA में जाने वाली नॉइज़ पावर, इमेज सप्रेशन फिल्टर होने की तुलना में दोगुनी होती है, इसलिए उपरोक्त समीकरण को समायोजित करने की आवश्यकता है। इमेज सप्रेशन फिल्टर के साथ इसे निम्नलिखित संरचनात्मक ब्लॉक आरेख के समतुल्य बनाया जा सकता है।

चित्र 3. छवि दमन फ़िल्टर के साथ समतुल्य संरचनात्मक ब्लॉक आरेख

उपरोक्त आकृति LNA के शोर कारक को 2F के बराबर दर्शाती है।Aलाभ अपरिवर्तित रहता है; एलएनए का लाभ 2जी के बराबर भी हो सकता है।Aशोर कारक अपरिवर्तित रहता है। सरलता के लिए, यह अभी भी माना जाता है कि छवि अस्वीकरण फ़िल्टर आदर्श है।

इस समय, संपूर्ण रिसीविंग लिंक का कुल शोर कारक और लाभ क्रमशः इस प्रकार हैं:

 (式10)

तब संपूर्ण रिसीविंग लिंक की आउटपुट नॉइज़ पावर होगी

 (式11)

समीकरण 11 और समीकरण 8 सुसंगत हैं। यदि LNA का लाभ 2G के बराबर है।Aयदि शोर कारक अपरिवर्तित रहता है, तो संपूर्ण प्राप्त लिंक का कुल शोर कारक और लाभ क्रमशः इस प्रकार होंगे:

 (式12)

तब संपूर्ण रिसीविंग लिंक की आउटपुट नॉइज़ पावर होगी

(सूत्र 13)

समीकरण 13 और समीकरण 8 सुसंगत हैं। यह संपूर्ण रिसीव चेन के नॉइज़ फ्लोर की गणना प्रक्रिया है जब कोई इमेज सप्रेशन फ़िल्टर नहीं होता है।

निष्कर्ष के तौर पर:इमेज सप्रेशन फिल्टर की उपस्थिति और अनुपस्थिति में नॉइज़ फ्लोर की तुलना करने पर, समीकरण 4 और 8 से यह देखा जा सकता है कि यदि LNA का गेन बहुत अधिक है, तो इमेज सप्रेशन फिल्टर के बिना नॉइज़ फ्लोर, इमेज सप्रेशन फिल्टर की उपस्थिति में नॉइज़ फ्लोर के लगभग दोगुने के बराबर होता है। समीकरण 3 और समीकरण 10 की तुलना करने पर, हम देख सकते हैं कि जब LNA का गेन बहुत अधिक होता है, तो इमेज सप्रेशन फिल्टर के बिना कुल नॉइज़ फैक्टर, इमेज सप्रेशन फिल्टर के साथ कुल नॉइज़ फैक्टर के लगभग दोगुने के बराबर होता है।

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