如何實現(xiàn)軟件定義無線電動態(tài)范圍的最大化

　　在為接收器設(shè)計設(shè)置級聯(lián)噪聲系數(shù)和截距模型時，您實際上需要為系統(tǒng)建模三次： 一次針對最小信號電平，即最大增益下的AGC關(guān)閉電平;第二次針對最大信號電平，即最大增益衰減下的AGC開啟電平;最后一次針對接收器的標(biāo)稱輸入電平。 您還需要在所有三種模型中考慮交調(diào)效應(yīng)。 幸運的是，ADI的ADISIMRF(圖1)等免費工具將助您一臂之力;這類工具通常內(nèi)置適用于RF增益塊、混頻器、衰減器、巴倫、濾波器和高速轉(zhuǎn)換器的模型庫。

　　頻率規(guī)劃是另一項需要廣泛研究的有趣課題。 您不僅需要為每個混頻器(圖2)制作一個混頻器表，而且可能還希望為發(fā)射路徑制作一個類似的DAC表。 此外，您還需要考慮在哪個奈奎斯特頻率區(qū)域使用轉(zhuǎn)換器(ADC或DAC)。 系統(tǒng)時鐘通常是幀速率的倍數(shù)(這就是1.2288 MHz和13 MHz的倍數(shù)之所以常見的原因)。 幸運的是，您可以使用足夠高的頻率(諧波不在頻帶范圍內(nèi)或目標(biāo)信號上)。 您需要通過精心挑選系統(tǒng)時鐘、中頻和本振(LO)頻率來最大程度地減少內(nèi)外部干擾，因為這些頻率將與無法預(yù)見的后果混合。

　　針對級數(shù)和功能類型(濾波器、混頻器、放大器等)設(shè)置了級聯(lián)噪聲系數(shù)和截距模型后，就需要執(zhí)行一些端計算。

　　例如，您首先需要使用以下等式計算ADC的噪聲系數(shù)(NF)：

　　NR是ADC的信噪比(以dB為單位) ，以及 B是要進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的帶寬，需要考慮輸入濾波器的噪聲帶寬(圖3)。

　　請注意，如果您希望將所需信號加上干擾信號進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換以濾除數(shù)字域中的干擾信號，此帶寬可能比信號帶寬更寬。

　　幸運的是，您可以通過對輸入信號過采樣來提高ADC的噪聲系數(shù)。在這種情況下，計算噪聲系數(shù)的等式將變?yōu)椋?/p>

　　其中，fS是采樣時鐘，B仍然是信號帶寬(或要進(jìn)行數(shù)字處理的帶寬)。 一些IF采樣ADC(如AD9874和AD9864)會在帶通Σ-Δ架構(gòu)中使用過采樣和噪聲整形。 這些ADC實際上是完整的IF子系統(tǒng)，接受IF輸入并提供接近100 dB的SNR，以及在輸出時抽取的16或24位I和Q數(shù)據(jù)。

　　過采樣并不是改善ADC噪聲系數(shù)的唯一途徑。您也可以使用變壓器在“無噪聲”增益下提高ADC的輸入電壓，如圖4所示AD6645。

　　您需要完成的最后一個端計算是針對轉(zhuǎn)換時鐘的。具有(或缺乏)生成低抖動時鐘的能力是針對高動態(tài)范圍的接收器未在天線中放置ADC的原因所在，我們將在下面對此進(jìn)行介紹。 計算ADC理論上的SNR(作為時鐘抖動的函數(shù))的等式為：

　　例如，在進(jìn)行IF采樣時，如果您希望在IF為240 MHz時對20 MHz寬的信號采樣，則頻率最高的采樣元件將是IF加上信號帶寬的一半(或250 MHz)。SNR為80 dB，最大輸入頻率為250 MHz時，可通過求解得出最大時鐘抖動為63.66 fs。您可以仿真PLL/VCO的性能，并使用以下網(wǎng)址提供的ADISIMPLL和ADISIMCLK等免費工具計算各類環(huán)路濾波器以及電路配置的抖動：www.analog.com。 借助這些工具，您可以優(yōu)化環(huán)路濾波器的設(shè)計以獲得最佳相位噪聲，進(jìn)而最大程度地減少抖動，這種做法的代價是會增加濾波器的建立時間，但這對高速ADC的固定頻率時鐘來說通常不是問題。