接收灵敏度和噪声系数ppt课件

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带宽
由前述灵敏度公式可知，其灵敏度与带宽有关，带宽越 宽，其灵敏度就越差。WCDMA 的带宽为5 MHz， GSM 的带宽为200 KHz，因此理论上，WCDMA的灵 敏度会较差，但实际上在量测时会发现，WCDMA 的 灵敏度普遍都比GSM 来得好，而对于WCDMA 灵敏度 的规范，也比GSM 的-102 dBm 来的严格。
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R 是原始资料的Chip Rate，RC 是展频后的Chip Rate，R 与RC 分别为12.2Kbps 与3.84Mcps，带入上式
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由上图可知，当WCDMA 的接收信号展频后，会额外 再获得25dB 的Gain，提高SNR，进而提高灵敏度， 因此虽然WCDMA 的带宽较宽，但实际上在量测时， 其灵敏度普遍都比GSM得好。
其中K是波尔兹曼常数，K=1.38 10-23J/K；T0为标准 噪声温度，T0=290K。
第一项是所谓的热噪声，灵敏度会与温度有关，174dBm/Hz 是指在常温25摄氏度时的热噪声。高温 时热噪声会加大，导致灵敏度变差。反之，低温时热 噪声会减小，导致灵敏度变好。
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S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req
这主要与WCDMA 的展频机制有关，WCDMA 为了使讯 号不易被干扰与撷取，因此采用了展频技术。
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由Shannon theorem 得知
当带宽拓展后，其信道容量也提升了，连带提高 了Data Rate。另外，由于原始数据的Chip Rate， 会在展频后大大提升，使得讯号会额外获得增益， 进 而 再 提 高 SNR ， 该 增 益 称 为 处 理 增 益 ， Processing Gain，GP。
Eb/Nt_req是有用信号平均比特能量与噪声和干扰 功率谱密度的比值，又称为解调门限，是衡量数字 调制和编码方式品质因素的标准。 Eb/Nt_req的值 取决于该系统的调制方式和解调算法。
有以上可知道，NF越低，带宽越窄，解调门限越低， 其灵敏度就越好。
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噪声系数
噪声系数衡量的是当一个讯号进入一个系统时， 其输出讯号的SNR 下降多寡，也就是说其噪声对 系统的危害程度，示意图与定义如下 :
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接收机整体的噪声系数
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可知，越前面的阶级，对 于噪声系数的影响就越大
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•
从天线到LNA，包含ASM、SAW Filter、以及接收路径走 线，这三者的Loss总和，对于接收机整体的Noise Figure， 有 最 大 影 响 ， 若 这 边 的 Loss 多 1 dB ， 则 接 收 机 整 体 的 Noise Figure，就是直接增加1 dB，因此挑选ASM时，要 尽量挑选Insertion Loss 较小的。
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SAW Filter 可以抑制带外噪声，因 此 原 则 上 须 在 LNA 输 入 端 ， 添 加 SAW Filter，避免带外噪声劣化接 收机整体性能。
假 设 SAW Filter 的 Insertion Loss 为1 dB，LNA 的Gain 为 10 dB，若将SAW Filter 摆放在LNA 之 前 ， 则 接 收 机 整 体 的 Noise Figure，便是直接增加1 dB，但若 放在LNA 之后，则接收机整体的 Noise Figure ， 只 增 加 了 1/10 = 0.1 dB
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GPS接受灵敏度的计算
GPS 信号是从距地面 20000km 的LEO （Low Earth Orbit，低轨道卫星）卫星上发送到地面 上来的，其L1 频段（fL1=1575.42MHz）自由 空间衰减为：
F = 20Log (λ/4πR) = 20Log (0.19/4π*2*107) = -182.4 dB
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按照GPS系统设计指标，L1频段的C/A码信号的发射为 P=26.8dBw，大气层衰减为A=2.0dB,则GPS 系统L1 频 段C/A 码信号到达地面的强度为：
PC/A=P-F-A =26.8-182.4-2.0
=-157.6dBw
GPS ICD（Interface Control Document，接口控 制文档）中给出的GPS 系统L1 频段C/A 码信号强度 最小值为-160dBw，和上述结果一致。在实际场景中， 由于卫星仰角的不同、以及受树木、建筑物等的遮挡， L1 频段C/A 信号到达地面的强度可能会低于160dBw。
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在Layout 时，其接收路径走线尽 可能短，线宽尽可能宽，这样才能 将其Insertion Loss 降低，甚至 必要时，可以将走线下层的GND 挖空，如此便可以在阻抗不变的情 况下，进一步拓展线宽，使其 Insertion Loss 更为降低
LNA 输入端的Loss，除了Insertion Loss，也包含了 Mismatch Loss，因此之所以做接收路径的匹配，主要 也是为了降低Mismatch Loss，以便进一步降低Noise Figure，达到提升灵敏度之效。
接受灵敏度
接受灵敏度，指的是在SNR 能接受的情况下，其接收 机能接收到的最小讯号。
S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req
NT0 ：噪声基底 BW：接收信号带宽 NF：接收机噪声系数 Eb/Nt_req：接收机的解调门限
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S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req 接收机的热噪声基底为：
第三项NF是接收机系统的噪声系数，BW是系统的 信道带宽。
接收机解调门限的定义
在一定的误码率BER前提下，接收机接收到的信 号应不低于接收机解调门限，接收机才能正确解 调接收到的信号。接收机解调门限表示为Eb/Nt， 是指每比特能量与噪声功率谱密度之比。
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S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req