1__通信射频电路_系统噪声和非线性
射频电路中,串扰的基本原理
射频电路中,串扰的基本原理1.引言1.1 概述射频电路中,串扰是一个常见且重要的问题,尤其在高频信号传输中更为突出。
串扰指的是在射频电路中,不同信号之间相互干扰、相互影响的现象。
在射频电路中,存在着多个信号线路,每条线路上都传输着特定频率的信号。
由于线路之间的物理接近或电磁场的交叠,信号之间会相互耦合,形成串扰。
这种耦合作用导致了信号之间的互相干扰,从而影响了射频电路的性能和可靠性。
串扰可以分为两种情况:带宽内串扰和带宽外串扰。
带宽内串扰指的是信号间频率相近,介于同一频段内的串扰;而带宽外串扰则是指信号间频率相差较大,介于不同频段内的串扰。
不同类型的串扰对射频电路的影响也有所不同。
带宽内串扰会导致信号变形、信噪比下降等问题,严重时甚至会导致通信不可靠。
而带宽外串扰则会引起频谱污染,干扰其他频段的正常通信。
为了抑制和减小串扰对射频电路的影响,人们提出了多种方法和技术。
例如,设计合理的电路布局和线路走向可以有效降低串扰的产生;合理选择线路材料和导线屏蔽等手段也能起到抑制串扰的作用。
此外,通过滤波器和隔离器等电路元件的使用,还可以对串扰信号进行滤除和分离,从而保证射频电路的正常工作。
本文将从串扰的定义和分类入手,深入探讨串扰的产生原理,并分析串扰对射频电路性能的影响。
同时,还将介绍一些串扰抑制的有效方法和技术,旨在帮助读者更好地理解和应对射频电路中的串扰问题。
文章结构的设计旨在清晰地呈现射频电路中串扰的基本原理。
本文将按照以下结构展开内容:1. 引言1.1 概述引言部分将简要介绍射频电路和串扰的概念,引起读者的兴趣,并说明射频电路中串扰问题的重要性和现实意义。
1.2 文章结构在本节,我们将详细介绍文章的结构,以帮助读者更好地理解和跟随文章的内容。
1.3 目的目的部分将明确本文的目标,即解释射频电路中串扰的基本原理,并提供一些串扰抑制方法的实用建议。
2. 正文2.1 串扰的定义和分类正文的第一部分将全面介绍串扰的概念,包括定义、分类和常见的串扰类型。
什么是线性失真?什么是非线性失真?浅析无线通信的失真
什么是线性失真?什么是非线性失真?浅析无线通信的失真(信号)经过射频收发通道的时候,由于有加性噪声和乘性噪声引入,或多或少会对所传信号有一定程度的歪曲,这种情况就是无线信号的失真。
一般分为线性失真和非线性失真,下面介绍下各自的特点。
什么是线性失真线性失真((Linear)Dist(or)(ti)on)是指在信号传输过程中,信号的幅度和相位发生了线性变化,导致信号的形状、幅度和相位发生改变的一种失真形式。
线性失真是(无线通信)系统中非常常见的一种失真形式,它会导致信号的质量下降,从而影响系统的性能。
线性失真通常是由信号在传输过程中受到不同的衰减和延迟引起的。
在信号传输的过程中,信号会经过一些介质,如空气、水或导线等,这些介质对信号的传播会产生不同的影响,例如折射、散射、反射等等。
这些影响会导致信号的幅度和相位发生变化,从而引起线性失真。
在无线通信中,(射频)器件输出的幅值变化特性和相位偏移特性对不同频率的输入有很大的不同。
很多射频信号,由很多不同的频率分量组成,输出端的合成信号在幅值和相位上与输入相比就会有一定程度的失真,类似下图:线性失真时,输出信号中不会有输入信号中所没有的新的频率分量,各个频率的输出波形也不会变化。
这种幅度的失真或者相位的失真是由该电路的线性电抗元件对不同频率的响应不同而引起的,所以叫线性失真。
由于是射频器件对不同频率的信号处理结果上的偏差,又叫频率失真。
线性失真主要是由(滤波器)等无源器件产生的。
在设计或选择无源射频器件的时候,要重点关注它的频率使用范围,在这个范围内对不同频率的信号输入和输出的线性关系应尽量一致,以减小线性失真的影响。
什么是非线性失真非线性失真(Nonlinear Distortion)是无线通信中一种常见的失真类型,它是指信号在传输过程中发生非线性变化而引起的失真。
这种失真与线性失真不同,线性失真是指信号传输过程中的线性衰减或衰减,这可以通过信号补偿来修复,而非线性失真则是无法通过简单的补偿来修复的。
射频电路分析与设计
射频电路分析与设计射频(Radio Frequency)电路是指在射频频段内进行信号处理的电路系统,广泛应用于无线通信、射频识别、雷达、无线电广播等领域。
射频电路的分析与设计是了解和掌握射频电路的基本原理,以及根据特定需求设计和优化射频电路的过程。
本文将从射频电路的分析方法、设计流程以及常见射频电路的应用方面进行论述。
一、射频电路的分析方法在射频电路的分析过程中,常用的方法包括线性分析法、非线性分析法、时域分析法和频域分析法。
1. 线性分析法:线性分析法是假设电路中的元器件和信号源均为线性的情况下进行分析。
通常通过模拟仿真软件进行求解,可以得到电路的放大倍数、频率响应等参数。
2. 非线性分析法:非线性分析法考虑了电路中元器件的非线性特性对性能的影响。
常用的方法是利用小信号模型和大信号模型对电路进行分析。
3. 时域分析法:时域分析法可以观察电路中各个信号在时间上的变化情况。
通过时域仿真可以得到电路的波形图、功率消耗等信息。
4. 频域分析法:频域分析法是将电路中的信号通过傅里叶变换等方法转换到频域进行分析。
可以得到电路的频率响应、带宽等参数。
二、射频电路的设计流程射频电路的设计流程包括需求分析、电路拓扑设计、元器件选型、电路布局、电路优化等步骤。
1. 需求分析:明确设计射频电路的功能需求、频率范围、输出功率等指标,并根据具体应用场景进行优先级排序。
2. 电路拓扑设计:根据需求分析的结果,选择合适的电路拓扑结构和工作模式。
常见的射频电路拓扑包括放大器、滤波器、混频器等。
3. 元器件选型:根据电路拓扑和设计要求,选择合适的元器件,包括放大器管、滤波器、混频器、电感、电容等。
要考虑元器件的特性参数、工作频率范围、功耗等因素。
4. 电路布局:对于高频电路尤其重要,要进行合理的布局,避免电路之间的相互干扰和串扰。
要注意信号链和功耗链的分离,减小互相影响。
5. 电路优化:通过仿真和实验等手段对电路进行优化和调试,保证电路性能的达到设计要求。
射频电路设计技术第六章资料
第6章 噪声与 非线性失真
• 评价一个射频系统性能的优劣时,有两 个很重要的指标: (1)噪声系数 (2)非线性失真 当一个系统处于小信号工作时,其许多 性能指标都与噪声有关;当信号增大时, 二极管和晶体管都存在非线性失真。
6.1 噪 声 系 数
• 噪声系数定义为输入信噪功率比(SNR)i Si / Ni 与输出信噪功率比 (SNR)o So / No 的比值:
6.4 交 调 失 真
• 在由各种有源器件构成的线性放大器中, 由于有源器件的特性是非线性的,在放 大过程中总会产生各种各样的失真。 • 讨论有源器件非线性特性对线性放大器 的影响,可分为两种不同的情况: 一是电路输入端只有一个有用信号输入 时; 二是输入端除有用信号外,还输入一个 或多个信号的情况。
• 这些组合频率分量形成对有用信号的干 扰。这些干扰并不是由两输入信号的谐 波产生,而是由这两个输入信号的相互 调制(相乘)引起的,所以称为互相调 制失真,又称为互调失真。
• 可在下面两个指标中选一个来衡量放大 器的互调失真程度: (1)互调失真比 (2)三阶互调截点
• 5.三阶互调截点 若忽略增益压缩,则基波分量幅度为 , a1V 互调失真比 IMR定义为在输入信号幅度 为V时,三阶互调分量的幅度与基波幅 3 度之比: a3V 3
• 6.估计IIP3的几种方法 (1)求IIP3的一种方法是通过瞬态模拟, 使两个幅值相等频率近似相同的正弦输 入信号驱动该放大器。当输入幅值改变 时计算交调,并比较输出频谱中的三次 相互调制乘积项及基波项。 (2)采用功率级数两个系数的比可计算 出三阶交调的简单表达式,并且可推导 出另一种适合于手工计算的方法。
P
• 则无杂散动态范围定义为:
DRf Pin, max Pin, min
《高频电子线路》(刘彩霞)参考答案
《自测题、思考题与习题》参考答案第1章自测题一、1.信息的传递;2.输入变换器、发送设备、传输信道、噪声源、接收设备、输出变换器;3.振幅、频率、相位;4.弱、较大、地面、天波;5.高频放大器、振荡器、混频器、解调器;6.提高通信传输的有效性、提高通信传输的可靠性。
二、1.D ;2.A ;3.D ;4.B ;5.C ;6.A 。
三、1.×;2.×;3.×;4.√;5.√;6.√。
思考题与习题1.1答:是由信源、输入变换器、输出变换器、发送设备、接收设备和信道组成。
信源就是信息的来源。
输入变换器的作用是将信源输入的信息变换成电信号。
发送设备用来将基带信号进行某种处理并以足够的功率送入信道,以实现信号的有效传输。
信道是信号传输的通道,又称传输媒介。
接收设备将由信道送来的已调信号取出并进行处理,还原成与发送端相对应的基带信号。
输出变换器将接收设备送来的基带信号复原成原来形式的信息。
1.2答:调制就是用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程。
采用调制技术可使低频基带信号装载到高频载波信号上,从而缩短天线尺寸,易于天线辐射,实现远距离传输;其次,采用调制技术可以进行频分多路通信,实现信道的复用,提高信道利用率。
1.3答:混频器是超外差接收机中的关键部件,它的作用是将接收机接收到的不同载频已调信号均变为频率较低且固定的中频已调信号。
由于中频是固定的,且频率降低了,因此,中频选频放大器可以做到增益高、选择性好且工作稳定,从而使接收机的灵敏度、选择性和稳定性得到极大的改善。
1.4解:根据c fλ=得:851331010m =100km 310c f λ⨯===⨯,为超长波,甚低频,有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介,无线传输适用于地球表面、海水。
823310300m 100010c f λ⨯===⨯,为中波,中频,有线传输适用于架空明线、视频电缆传输媒介,无线传输适用于自由空间。
射频电路设计原理与应用
【连载】射频电路设计——原理与应用相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计随着通信技术的发展,通信设备所用频率日益提高,射频(RF)和微波(MW)电路在通信系统中广泛应用,高频电路设计领域得到了工业界的特别关注,新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。
微波射频识别系统(RFID)的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内;全球定位系统(GPS)载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内;个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz,并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上;在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz的下行通信链路。
通常这些电路的工作频率都在1GHz以上,并且随着通信技术的发展,这种趋势会继续下去。
但是,处理这种频率很高的电路,不仅需要特别的设备和装置,而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。
下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会,讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识,以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。
作者介绍ChrisHao,北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生;研究方向为通信系统中的射频电路设计;负责或参与的项目包括:主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计,兼容型GNSS接收机射频前端设计,等。
第1章射频电路概述本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点,接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。
第1节频谱及其应用第2节射频电路概述第2章射频电路理论基础本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性,它们在高频电路中大量使用,主要用于:(1)阻抗匹配或转换(2)抵消寄生元件的影响(扩展带宽)(3)提高频率选择性(谐振、滤波、调谐)(4)移相网络、负载等第1节品质因数第2节无源器件特性第3章传输线工作频率的提高意味着波长的减小,当频率提高到UHF时,相应的波长范围为10-100cm,当频率继续提高时,波长将与电路元件的尺寸相当,电压和电流不再保持空间不变,必须用波的特性来分析它们。
射频与通信集成电路-噪声、非线性及等比例缩小
噪声
─ MOS场效应管 MOS场效应管等效输入噪声模型如下
等效输入噪声电压 vn2 和等效输入噪声电流 in2 的计算分别在输入端短
路和输入端开路两种极端情况下,使输出端的短路电流相等得到。
噪声
1) vn2 的计算 当忽略 Cgd、Rg 、vg2 、ig2 时
图(a)有 io ind
图(b)有 io gmvgs gmvn 令图(a)和(b)的输出电流相等,有 ind gmvn
噪声
噪声类型 噪声是一种随机过程,用概率密度函数(PDF)和功率谱密度(PSD)来描述。 ─ 电阻的热噪声(Thermal Noise)
热噪声是由导体中电子的随机运动引起的,它会引起导体两端电压的波动, 热噪声谱密度与绝对温度成正比。
vn2 4kTR 其中R为电阻,k为波尔茨曼常数,k=1.3810-23 J/K ─ 散弹噪声(Shot Noise)
噪声
─ 双极型晶体管噪声
1) 集电极-发射极散弹噪声 iC2 2qICDf
2) 基极-发射极散弹噪声和闪烁噪声
iB2
2qIBDf
K
I
a B
fb
Df
3) 基极寄生电阻热噪声 vb2 4kTrbDf
注意:rp和ro不是物理电阻,不产生热噪声。
噪声
─ 长沟道MOSFET噪声
1) 栅极电阻热噪声
vg2 4kTRg Df
短沟道器件:由于热载流子效应, 值远大于1
噪声
噪声的平均功率与相关性
─ 噪声的平均功率 电路中使用的噪声电压和电流的均方值相当于1W负载上的平均噪声功率或功率谱密 度 ( 频率f处1 Hz带宽内的功率),单个噪声源的平均功率可以表示为
─ 噪声的相关性
射频通信电路1-11
f2
2
f1 )
等效噪声带宽
Si(f)
2 S ( f ) H ( f ) 2 df Vno i 0
2
2 S H ( f ) 2 df Vno i 0
H(f)
So(f)
2
S o ( f ) Si ( f ) H ( f )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
BL H ( f ) df / H ( f 0 ) 2
Vi Ro
蔡竟业 jycai@
解:该电路电压增益 输入信号功率
Psi
Ro Gp Rs Ro
输入噪声功率
输出信号功率 电路噪声系数
Pni 4kTRs B
Pso G p Psi
2
输出噪声功率 Pno 4kT ( Rs // Ro ) B
Psi / Pni 4kT ( Rs // Ro ) B Rs Ro F Pso / Pno 4kTRs B Ro
蔡竟业 jycai@
• 香农(C.E.Shannon)信息容量极限理论
I=B log2(1+S/N) 或 I=3.32 Blog10(1+S/N) I为信息容量,单位b/s, B为通信系统信号带宽,单位Hz, S/N为信噪功率比。
决定通信系统性能(信息容量,质量)的 两个重要参数:通信系统信道带宽和通信信 号信噪比(干扰噪声功率谱)!
2 4kTRB Vno
2 4kTB / R In
电阻R热噪声源的资用噪声功率
No 4kTBR / 4 R kTB
PN结的散粒噪声特性
S I ( f ) 2qI o
闪烁噪声特性 SV ( f ) K / f o
射频电路理论与设计课后答案
射频电路理论与设计课后答案【篇一:射频电路仿真与设计】>摘要: 随着无线通信技术的不断发展,传统的设计方法已经不能满足射频电路和系统设计的需要,使用射频eda 软件工具进行射频电路设计已经成为必然趋势。
目前,射频领域主要的eda 工具首推的是agilent 公司的ads 。
ads 是在 hp eesof 系列 eda 软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件。
由于其功能强大,仿真手段和方法多样化,基本上能满足现代射频电路设计的需要,已经得到国内射频同行的认可,成为现今射频电路和系统设计研发过程中最常用的辅助设计工具。
关键词:射频电路设计原理,设计方法与过程,仿真方法,展望未来引言:随着通信技术的发展,通信设备所用频率日益提高,射频(r f )和微波( mw )电路在通信系统中广泛应用,高频电路设计领域得到了工业界的特别关注,新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。
微波射频识别系统( rfid )的载波频率在915mhz 和 2450mhz 频率范围内;全球定位系统( gps )载波频率在 1227.60mhz 和 1575.42mhz 的频率范围内;个人通信系统中的射频电路工作在1.9ghz ,并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上;在 c 波段卫星广播通信系统中包括4ghz 的上行通信链路和6ghz 的下行通信链路。
通常这些电路的工作频率都在1ghz 以上,并且随着通信技术的发展,这种趋势会继续下去。
但是,处理这种频率很高的电路,不仅需要特别的设备和装置,而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验,这对射频电路设计提出更高的要求。
正文:1.射频电路设计原理频率范围从 300khz ~30ghz 之间,射频电流是一种每秒变化大于10000 次的称为高频电流的简称。
具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。
高频电路基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的,高频电路中无源线性元件主要是电阻 (器 )、电容 (器)和电感(器 ) 。
最新射频通信电路- 噪声与非线性失真教学讲义ppt课件
率)为:
NA=2vR s2s 12=4k4TR RssB=kTB
11.01.2021
Information&Communication Engineering Dept.
10
2·2 电路器件的噪声
常温下1K电阻上的最大热噪声电压有效值
vn = 4kTR1014 = 41.38102330010001014 =0.041 (V)
f
w
f
S i(f ) H(w) S O(f )
S o ( f ) = H( jf ) 2S v ( f )
11.01.2021
Information&Communication Engineering Dept.
7
2·1起伏噪声特性
设输入噪声功率谱为白色的,与频率无关 Si ( f ) = Si
系统传递函数为H(f ),则输出噪声功率谱So(f )为: So(f)=SiH2(f)
vn2o =(R1R2R2)24kTR1Bn (R1R1R2)24kTR2Bn 4kTR3Bn
=( R1R2 R1R2
R3)4kTBn
=4kTRBn
11.01.2021
Information&Communication Engineering Dept.
14
2·2 电路器件的噪声
双极型晶体三极管
射频通信电路- 噪声与非线 性失真
第二章 内容目录
2·1起伏噪声特性 2·2电路器件的噪声
电阻的热噪声及等效电路、双极型晶体三极管的噪 声、场效应管的噪声、电抗元件的噪声
两端口网络的等效输入噪声源
2·3噪声系数
定义、噪声系数与输入等效噪声源的关系 无源有耗网络的噪声系数
uwb 单位000 射频电路 解读
uwb 单位000 射频电路解读UWB(Ultra-Wideband)是一种无线通信技术,其特点是具有超宽带频谱,可以在几个GHz以上的频率范围内传输大量数据。
UWB技术在许多领域都有着广阔的应用前景,其中射频电路是实现UWB通信系统的重要组成部分。
本文将对UWB射频电路进行解读。
一、UWB射频电路的基本概念UWB射频电路是指用于UWB通信系统中信号调制、解调、放大和滤波等功能的电路部件。
在UWB通信系统中,信号的调制和解调采用脉冲调制技术,因此UWB射频电路需要具备较宽的带宽和快速的信号处理能力。
其主要设计要求包括:1. 宽带设计:UWB射频电路需要在UWB频率范围内具备较宽的带宽,一般为几个GHz以上,以满足信号的传输需求;2. 低噪声:UWB通信系统要求在低信噪比条件下传输,因此UWB 射频电路需要具备低噪声、低失真的特性,以保证信号的质量;3. 快速切换:UWB通信系统需要实现高速的信号调制和解调,因此UWB射频电路需要具备快速切换和调制能力;4. 高增益:UWB射频电路需要具备较高的增益,以提供足够的传输能力;5. 适应多波束通信:UWB通信系统常常需要进行多波束通信,因此UWB射频电路需要具备多输入多输出(MIMO)技术支持。
二、UWB射频电路的关键技术为了满足UWB通信系统的高速和高带宽需求,UWB射频电路采用了一些关键技术,包括:1. 脉冲发生器:脉冲发生器是UWB射频电路的核心部件之一,用于生成高速、超宽带的脉冲信号。
脉冲发生器一般采用非线性电路或者时钟电路来实现,通过合理的设计可以产生满足UWB通信要求的脉冲信号。
2. 宽带放大器:宽带放大器用于放大脉冲信号,以提高信号的传输能力。
宽带放大器需要在UWB频率范围内具备均衡的增益特性和快速的响应速度,以满足信号传输的要求。
3. 脉冲滤波器:脉冲滤波器用于滤除UWB信号中的不需要的频率分量,以保证信号的纯净性。
脉冲滤波器需要具备较宽的带宽和较高的滤波效果,以满足UWB信号的频域要求。
微波射频电路设计中的非线性失真研究
微波射频电路设计中的非线性失真研究随着现代通信技术的不断发展,微波射频电路设计越来越受到关注。
对于微波射频电路设计来说,非线性失真是一个不可避免的问题。
本文将对微波射频电路设计中的非线性失真问题进行探讨。
微波射频信号的特点微波信号特点在于其高频率、高频宽度及其复杂度。
因此,所使用的传输线以及其他组成部分的参数都会对传输的微波信号产生重要影响。
这些传输线的电气特性、材料特性、布线方式以及储存在器件中的热噪声等都会对信号失真造成一定程度的影响。
同时,储存的信号在传输过程中会发生退化,从而使信号出现非线性失真。
电路中的非线性失真在微波射频电路中,非线性失真通常是由于电路中存在的非线性元件引起的。
典型的非线性元件包括二极管、MOS管和放大器等。
这些元件在开关、放大或波形整形等操作时会引起非线性失真。
非线性失真的类型非线性失真的类型包括谐波失真、交叉失真和互调失真。
谐波失真:当信号通过非线性元件时,会产生等于输入信号频率的倍频,这些倍频信号也被称为谐波。
谐波失真是谐波信号反馈导致的,它会导致电路中任何一个环节受到干扰,从而使信号失真。
交叉失真:当两个或多个信号在电路中进行交叉时,会发生频率交叉,从而导致交叉失真。
互调失真:当两个或多个信号同时进入电路时,这些信号之间会发生非线性交互,导致产生新的信号,从而引发互调失真。
非线性失真的产生原因非线性失真的产生原因与信号的非线性有关,很多情况下是电子设备或系统中存在的非线性噪声所引起的。
另一个可能的原因是信号噪声。
如何减缓非线性失真问题为了减缓非线性失真问题,需要采用一些措施。
首先,可以采用正弦波发生器来生成纯净的正弦波信号,以便进行非线性测试。
其次,需要降低元器件的失真水平。
这包括采用高精度元器件、提高信号处理的精度和采用反馈电路等方法来减缓非线性效应。
最后,可以通过信号处理装置来进行幅度和相位调整,以便获得更好的信号质量。
总结在微波射频电路的设计中,这是一个非常关键的问题,非线性失真的问题将会严重影响电路的质量和性能。
射频杂散产生的原因
射频杂散是指在射频信号中出现的非预期的、离散的能量辐射。
它可能由以下原因产生:
1. 非线性器件:在射频电路中使用的非线性器件(如晶体管、二极管等)可能会产生杂散信号。
当输入信号强度超过器件的线性工作范围时,会导致非线性失真,从而产生杂散。
2. 频率源不纯净:如果射频信号的频率源不纯净,可能会包含杂散频率成分。
这可能是由于频率源的稳定性问题、振荡器的相位噪声或频率漂移等引起的。
3. 信号调制:在调制射频信号时,如调频、调幅或调相等,调制过程可能会引入杂散。
不完美的调制或解调可能导致信号的频谱扩展,产生杂散辐射。
4. 电路布局和布线:不良的电路布局和布线可能会导致信号耦合和干扰,从而产生杂散。
寄生电容、电感和电磁辐射等因素可能会影响电路的性能。
5. 外部干扰:射频系统可能会受到外部干扰源的影响,如其他射频设备、电磁环境或电源噪声等。
这些干扰源可能会引入杂散信号。
为了减少射频杂散的产生,可以采取以下措施:
1. 使用高质量的器件和频率源。
2. 优化电路设计和布局,减少信号耦合和干扰。
3. 采用合适的滤波和屏蔽技术,以抑制杂散信号的传播。
4. 进行良好的调制和解调设计,减少信号失真。
5. 对系统进行严格的测试和调试,确保符合相关的射频标准和规范。
需要根据具体情况分析杂散产生的原因,并采取相应的措施来减少或消除杂散信号的影响。
射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响及常用线性化技术分析
射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响及常用线性化技
术分析
射频信道的非线性失真是数字通信系统中重要的问题之一,尤其在多载波通信中更为显著。
非线性失真会造成信号畸变、相位偏移、噪声增加等影响,对系统的性能和可靠性产生影响。
影响:
非线性失真对多载波数字通信的影响主要体现在两方面:系统性能和频谱效率。
非线性失真造成的信号畸变导致误码率增加,降低了系统的数据传输速率和可靠性。
此外,非线性失真还会增加系统的带内噪声,导致频谱效率下降。
常用线性化技术:
为了解决射频信道的非线性失真问题,常用的线性化技术包括预失真、自适应预失真、数字预失真等方法。
预失真法:预失真法通过提前对信号进行逆向畸变处理,使信号被传输到接收端时能够补偿信号由于传输过程中产生的失真。
预失真法主要有模拟预失真和数字预失真两种方式,模拟预失真使用模拟电路对信号进行处理,数字预失真使用数字信号处理器对信号进行处理。
自适应预失真法:自适应预失真法适用于信道中存在时变效应的情况,通过实时测量信道的非线性特性变化,使信号能够适应信道传输过程中的非线性失真。
数字预失真法:数字预失真法使用数字信号处理器精确计算出信号经过通信链路后预计的失真程度,并对信号进行逆向的处理,以实现与预计失真程度的误差最小化。
总之,射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响不可忽视。
采用常用的线性化技术对信号进行处理是解决这一问题的有效手段。
功率、增益、噪声和非线性
1 – ΓL 1 – ΓS 2 - S 21 -------------------------------= --------------------------2 2 1 – S 11 Γ S 1 – Γ OUT Γ L
2 2
(1)
– Power Gain (or Operating Power Gain) Gp:
<< >> <
>
↵
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– 对于一个给定的电路 (Network), GT 将取决于 GS 和 GL,亦即其输入和
* 时 G 达到最大值 输出匹配网络。以输入匹配网络为例,Γ S = S 11 S
1 G S, max = -------------------- , Γ S = 1 时 GS 取最小值 0 ( 不是 0dB)。 1 – S 11 2 – 把 GS 对 GS,max 归一化 1 – ΓS 2 GS - ( 1 – S 11 2 ) g S = --------------- = --------------------------1 – S 11 Γ S 2 G S, max 因为 0 ≤ G S ≤ G S, max , 所以 0 ≤ g S ≤ 1 ,可以证明,使 gS 等于一个给定常 数的所有 ΓS 值位于同一个圆上,该圆的圆心 Cgs 和半径 rgs 分别为 C gs
2(t) + n 2(t) n 2 ( t ) = n1 2 射频集成电路设计基础 > 功率、增益、噪声和非线性 > 噪声和噪声系数
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• 噪声带宽 (Noise Bandwidth)
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I 香农公式可改写为: B log 2 (1 S / N )
从而可确定一个通信系统在确定的信噪 比条件下传送给定信息容量 (数据量),需要 多大的系统信道带宽。 香农公式还可改写为: S / N 2 1 可以确定一个通信系统在确定带宽条件 下传送给定信息容量(数据量),需要多大的 信噪比。
&1.2 无线通信系统噪声及效应
1. 电路与系统的噪声来源
电阻内电子的热运动 有源器件(晶体管)中电荷粒子的随 机运动 外界的干扰信号
2.电路与系统的噪声种类
电阻的热噪声 PN结的散粒噪声,MESFET的闪烁噪声 干扰信号
3.电路与系统的噪声效应
降低信号的信噪比; 降低接收机的灵敏度; 增大误码率; 提高解调器的最低门限 干扰正常通信
• 模拟调制信号(调幅、调频、调相、复合调制) • 数字调制信号(调幅、调频、调相、复合调制)
1.对V0进行调制(AM/ASK) 中波广播 2.对f0进行调制(FM /FSK) 超短波调频广播 3.对θ 0或Φ (t)进行调制 (Φ M/MPSK/MSK/GMSK,间接调频) GPS, GSM, PLRS 4.复合调制-对二个以上参量同时进行调制 (AM+Φ M,QAM) 短波SSB通信,WLAN
• 香农(C.E.Shannon)信息容量极限理论
I=B log2(1+S/N) 或 I=3.32 Blog10(1+S/N)
I为信息容量,单位b/s, B为通信系统信号带宽,单位Hz, S/N为信噪功率比。
决定通信系统性能(信息容量,质量)的 两个重要参数:通信系统信道带宽和通信信 号信噪比(干扰噪声功率谱)!
Te ( F2 1) F 1 F1 To G p1
多级级连电路的等效噪声温度
Te 2 Te3 Te Te1 ...... Gp1 Gp1Gp 2
多级级连电路的噪声系数
( F2 1) ( F3 1) F0 F1 ...... Gp1 Gp1Gp 2
4.噪声信号的特征参量
噪声信号频谱(窄带,宽带,白噪声) 噪声功率谱(SI/V(f)),单位:dBm/Hz 等效噪声带宽
噪声电流功率 噪声电压功率
PI S I ( f )df
f1
f2
P V
S
f1
f2 I f1
f2
V
( f ) df
I I 2
2 S ( f )df S ( f ) Const. 2 S ( f 噪声电流均方值 I n In
级连电路前几级噪声系数对系统总噪声系 数贡献大,前级增益越大,后级噪声贡献越 小! 低噪高放(LNA)是提高接收机灵敏度的 关键电路之一。
例:两级级连电路, NF1=2dB,Gp1=12dB,NF 2=6dB,Gp2=10dB,求总 的噪声系数NF。
Gp1 NF1
Gp2 NF2
解:
F1 1.59, F2 4 G p1 15.9, G p 2 10
A1dB 0.145 1 / 3
P1dB Pin,1dB G p 1dB Pin,1dB G1dB
• 堵塞(Blocking)与交叉调制(Cross-Modulation)
y(t ) 1 x(t ) 2 x(t ) 2 3 x(t ) 3 ......
信息信号愈复杂,其带宽就愈大。
• 信噪比
信号噪声功率比-信噪比是衡量通信信号质量好坏 的重要指标之一! SNR =S/N=Ps/Pn Ps——信号功率(W) Pn——噪声功率(W) Pn是指落入通信通带范围内噪声的总功率。 SNR=10log10(Ps/Pn) dB 在理论分析中信号功率容易确定,噪声是随机的, 不确定的 ,噪声的功率则不易计算,理论分析中常用 噪声功率积分得到,其可通过实际测量得到。
P no 2 G p 2 P no1 G p 2 kTe 2 B Te 2 G p1G p 2 kB (T0 Te1 ) G p1 G p1G p 2 kB (T0 Te )
Te 2 级联等效噪声温度 Te Te1 G p1
Te1 ( F1 1)T0 Te2 ( F2 1)T0
F F1 F2 1 4 来自1 15.9 1.779 Gp1 15.9
NF 10lg F 2.5dB
&1.3 无线通信系统非线性及效应
•有源/无源器件的非线性特性
ic vbe iD iD
vGS 2 iD I Dss (1 ) VGSoff
ic I s e
x(t ) A1 cos1t A2 cos 2t
y (t ) 2 ( A1 A22 ) / 2 (1 A1 3( A13 2 A1 A22 ) 3 / 4) cos 1t
2
(1 A2 3(2 A A2 A ) 3 / 4) cos 2t
带宽B R的噪声功率 的线性网络中
2 4kTRB Vno
2 4kTB / R In
电阻R热噪声源的资用噪声功率
No 4kTBR / 4R kTB
PN结的散粒噪声特性
SI ( f ) 2qIo
闪烁噪声特性 SV ( f ) K / fo
两端口网络的等效输入噪声源
噪声系数(Noise Factor)
Pn0 Rs Te=0 有噪 网络 Gp RL Rs Te 无噪 网络 Gp
Nn0 RL
P n 0 kBGpTe
Te P n 0 / kBGp
Pni Rs
输入噪声功率 Pni kT0 B 输出噪声功率
Pno Gp k (T0 Te ) B
Pno Gp,B,Te RL
T0
Psi / Nni Psi / kT0 B Te F 1 Pso / Nno Gp Psi / Gp k (T0 Te ) B To
H(f)
So(f)
2
S o ( f ) Si ( f ) H ( f )
BL H ( f ) df / H ( f 0 )2
0
2 S B H ( f )2 Vno i L 0
电阻的热噪声特性
SI ( f ) 4kT / R
SV ( f ) SI ( f )R2 4kTR, k 1.380x1023 J / K
RF电路或系统的性能可用噪声系数表征!
F=输入信噪比/输出信噪比
Psi 输入信噪比 SNR i = Pni
PSi Pni Gp Pn0 Pso=GpPsi Pno=GpPni+Pn0
输出信噪比 噪声系数
Psi SNR o = Gp Pni P Pni P n0 n 0 / Gp Pn 0 F SNRi / SNRo 1 G p Pni
f1 )
噪声电压均方值 Vn2 S ( f )df S ( f ) Const. Vn2 S ( f
V V V f1
f2
2
f1 )
等效噪声带宽
2 S ( f ) H ( f ) 2 df Vno i 0
2
Si(f)
2 S H ( f ) 2 df Vno i 0
二、调制信号
在实际通信系统中V(t)称为载波信号,其 f0 决定了通信系统实际工作的频段(波段)。 V(t) 有 一 个 t 变 量 , 三 个 参 量 ( V0 , f0 , θ 0) .实现通信(信息传输)需将信息-基 带信号调制在V(t)中三个参量上,得到已调 制载波信号(已调信号)。
三、调制信号种类
Rs 1 Ro
讨论
(1) (2)
Ro , F Rs Ro , F 2 (阻抗匹配)
(3) 无源电路的噪声系数等于其插入损耗
1 F L Gp
等效噪声温度
若任何一个线性网络产生的噪声为白噪声, 则可用网络输入端温度为Te的电阻所产生的 热噪声来代替,此时,该网络可视为无噪的。
y (t ) 2 A2 / 2 (1 A 3 3 A3 / 4) cos t ( 2 A2 cos 2t ) / 2 ( 3 A3 cos 3t ) / 4 ......
电路增益 G (1 33 A2 / 4),3 0
由于高次项的存在,信号增益随着输入信号的 增大而压缩。 工程上常用1dB压缩点来描述器件增益压缩特性。
Psi
Ro Gp Rs Ro
输入噪声功率
输出信号功率 电路噪声系数
Pni 4kTRs B
Pso Gp Psi
Psi / Pni 4kT ( Rs // Ro ) B Rs Ro F Pso / Pno 4kTRs B R o
2
2
输出噪声功率 Pno 4kT ( Rs // Ro ) B
Gp Psi
NF=10log(F) (dB)
电路或系统的噪声系数与电路自身的噪 声大小有关,还与输入信号的噪声大小及电 路增益相关。
任何实际电子系统总是有噪声的,所以F 一定大于1。理想无噪声电路的噪声系数F=1 或NF=0dB Rs 例:如图示二端口 网络,试求其噪声 系数。
Vi Ro
解:该电路电压增益 输入信号功率
q vbe kT
ic
vbe
IDss VGSoff vGS
Vcc i1
+ Vo -
i=i1-i2
i2
q i i1 i2 I oth Vi 2kT
0 vi
+V
i-
线性电路输入输出关系
Vo aVin
非线性电路输入输出关系 2 3 n Vo a0 aV a V a V ...... a V 1 i 2 i 3 i n i