Ảnh hưởng của bộ lọc triệt ảnh lên nhiễu đầu ra của mạch thu RF

Mạch tiền khuếch đại thu RF bao gồm LNA, bộ lọc, bộ trộn và các thành phần khác. Từ góc độ hệ số nhiễu tầng, hy vọng rằng tầng đầu tiên của liên kết thu sẽ là một bộ khuếch đại có độ khuếch đại cao và hệ số nhiễu thấp, nhằm mục đích đạt được hệ số nhiễu hệ thống thấp hơn và cải thiện độ nhạy thu.Ngoài bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA), đường truyền thu còn có một thành phần quan trọng khác - bộ lọc triệt nhiễu ảnh, được đặt trước bộ trộn và được sử dụng để lọc nhiễu ảnh và tín hiệu ảnh nhằm cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) và khả năng chống nhiễu ảnh của toàn bộ đường truyền thu.

Phần sau đây sẽ mô tả chi tiết tác động của việc đưa bộ lọc triệt tiêu ảnh hưởng đến mức nhiễu nền của hệ thống thông qua việc chứng minh công thức.

1. Có bộ lọc triệt tiêu ảnh.

Hình 1 thể hiện một chuỗi thu tín hiệu RF đơn giản, bao gồm LNA, bộ lọc và bộ trộn. Giả sử bộ lọc triệt nhiễu ảnh là lý tưởng, tức là tổn hao chèn là 0dB và khả năng triệt nhiễu ngoài băng tần là vô hạn, thì nhiễu ảnh có thể được triệt tiêu hoàn toàn. Giả sử nhiệt độ phòng là T0=290K, liên kết nhận được kết thúc bằng tải 50 Ohm, GAvà FAG lần lượt là hệ số khuếch đại và hệ số nhiễu của LNA, GMvà FMTrong đó, hệ số khuếch đại và hệ số nhiễu lần lượt là .

Hình 1. Sơ đồ đơn giản hóa mạch thu tín hiệu RF: có bộ lọc loại bỏ ảnh nhiễu

Công suất nhiễu đầu vào của mạch thu phía trước là Nin=kBT0, tổng công suất nhiễu đầu ra là

 (Công thức 1)

 (Công thức 2)

Từ góc độ ghép nối hệ thống, hệ số nhiễu và tổng độ lợi của toàn bộ liên kết thu lần lượt là...

(Công thức 3)

Do nhiệt độ phòng hiện tại là 290K, tổng công suất nhiễu đầu ra tại thời điểm này là

 (trang 4)

Phương trình 2 và 4 nhất quán. Đây là quá trình tính toán mức nhiễu nền của toàn bộ đường truyền nhận khi có bộ lọc triệt tiêu ảnh.

2. Không có bộ lọc triệt tiêu ảnh

Hình 2 thể hiện một mạch tiền khuếch đại thu RF đơn giản hóa mà không có bộ lọc triệt nhiễu ảnh. Do đặc tính hoạt động của bộ trộn, khi liên kết thu hoạt động tại thời điểm này, không chỉ nhiễu trong dải tần hoạt động dự kiến ​​sẽ được chuyển đổi sang tần số trung gian, mà nhiễu trong dải tần ảnh cũng sẽ được chuyển đổi sang tần số trung gian. Điều này sẽ làm cho công suất nhiễu đầu ra của hệ thống tăng gấp đôi so với khi có bộ lọc triệt nhiễu ảnh.

Hình 2. Mạch tiền khuếch đại thu tín hiệu RF đơn giản hóa: không có bộ lọc loại bỏ ảnh

Giả sử tổn hao chuyển đổi tần số của bộ trộn trong dải tần số ảnh là, hệ số khuếch đại và hệ số nhiễu của LNA trong dải tần ảnh lần lượt làvàỞ đây chỉ xét trường hợp đơn giản nhất, và việc suy dẫn công thức cũng như phân tích tiếp theo sẽ dựa trên các giả định sau:

 (trang 5)

Tổng công suất nhiễu đầu ra của toàn bộ chuỗi thu là

 (trang 6)

Thay phương trình 5 vào phương trình trên để được

(Công thức 7)

Có thể đơn giản hóa thêm công thức trên để đạt được kết quả mong muốn.

 (trang 8)

Từ góc độ ghép nối hệ thống, hệ số nhiễu và tổng độ lợi của toàn bộ liên kết thu lần lượt là...

 (trang 9)

Điều đáng chú ý là do không có bộ lọc triệt nhiễu ảnh, đối với Mixer, công suất nhiễu đưa vào LNA ở giai đoạn trước gấp đôi so với khi có bộ lọc triệt nhiễu ảnh, do đó phương trình trên cần được điều chỉnh. Nó có thể tương đương với sơ đồ khối cấu trúc sau đây khi có bộ lọc triệt nhiễu ảnh.

Hình 3. Sơ đồ khối cấu trúc tương đương với bộ lọc triệt tiêu ảnh.

Hình trên cho thấy hệ số nhiễu của LNA tương đương với 2F.ATrong trường hợp này, độ khuếch đại vẫn không thay đổi; độ khuếch đại của LNA cũng có thể tương đương với 2G.ANhư vậy, hệ số nhiễu vẫn không thay đổi. Để đơn giản, vẫn giả định rằng bộ lọc loại bỏ ảnh là lý tưởng.

Tại thời điểm này, hệ số nhiễu tổng cộng và độ lợi của toàn bộ đường truyền thu lần lượt là...

 (trang 10)

Khi đó, công suất nhiễu đầu ra của toàn bộ đường truyền thu là

 (trang 11)

Phương trình 11 và Phương trình 8 là nhất quán. Nếu độ lợi của LNA tương đương với 2GANếu hệ số nhiễu không thay đổi, thì hệ số nhiễu tổng cộng và độ lợi của toàn bộ liên kết thu lần lượt là...

 (trang 12)

Khi đó, công suất nhiễu đầu ra của toàn bộ đường truyền thu là

(Công thức 13)

Phương trình 13 và Phương trình 8 là nhất quán. Đây là quy trình tính toán mức nhiễu nền của toàn bộ chuỗi thu khi không có bộ lọc triệt tiêu ảnh.

Tóm lại là:So sánh mức nhiễu nền khi có hoặc không có bộ lọc triệt ảnh, từ Phương trình 4 và 8 có thể thấy rằng nếu độ khuếch đại của LNA rất cao, mức nhiễu nền khi không có bộ lọc triệt ảnh gần gấp đôi mức nhiễu nền khi có bộ lọc triệt ảnh. So sánh Phương trình 3 và Phương trình 10, ta thấy rằng khi độ khuếch đại của LNA rất cao, hệ số nhiễu tổng cộng khi không có bộ lọc triệt ảnh gần gấp 2 lần hệ số nhiễu tổng cộng khi có bộ lọc triệt ảnh.

Bài viết này được sao chép từ "Mạng tần số vô tuyến vi sóngĐể bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi in lại. Nếu phát hiện vi phạm, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.