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关于灵敏度和链路预算的疑问

时间:10-02 整理:3721RD 点击:


这个问题困扰了我许久,关于灵敏度首先有如下众所周知的公式:
Sen(dBm)=-174 + NF + 10lgBW +SNRmin
但是高通电路预算,关于灵敏度的计算中,增加了进入WTR之前的链路插损,即
Sen(dBm)=-174 + NF + 10lgBW +SNRmin + LOSS
这个也能够勉强解释:即进入WTR前的灵敏度再往前推到测试端子,所需要的接收功率肯定要增加。这是测试端子出的灵敏度
那么我的问题是,当测试端子到WTR之间的链路中存在LNA呢?高通的这个链路预算公式是否还成立?如果不成立,测试端子处的灵敏度怎么估算?

公式一样成立啊   只是你NF跟Loss的代入值要改变
如下图 :


如果添加额外的LNA   
NF代LNA本身的NF  一般大概0.7 dB ~ 1.3 dB
Loss代LNA之前所有Loss总和
这边是只列举ASM  如果你还有添加多工器之类的  其Loss也要算进去
算出来其灵敏度会比你不加LNA来得好
这也是为啥LNA可以改善灵敏度的原因

能够召唤出C神实在是荣幸!感谢!

其实我一直是这么理解这个公式的:Sen(dBm)=-174 + NF + 10lgBW +SNRmin
对于WTR来说,公式左边是输入BB时的信号强度,即经过WTR后信号的强度是不变的;
右边的-174+10lgBW可以理解为输入WTR的热噪声强度,NF是WTR的噪声系数,所以右边前三项是加起来是经过WTR后输入BB的噪声强度。
所以:SNRmin = S - N,变形一下就得到了上述公式。
盗用一下你的图:


但是事实上按照你的说法,公式中的NF指的其实是指【从端子到BB输入出整个链路的噪声系数】,那为什么进行链路预算的时候只算了【WTR部分】?
我确认了一下链路预算的数据,如下表及手册:




望不吝赐教

小编看下LNA吧,LNA后端的LOSS可以忽略,前端的NF也是由LNA决定的

WTR内部确实有LNA,“前端的NF也是由LNA决定的”怎么理解呢?

主要是由LNA决定的,NF=NF1+(NF2-1)/G1+...
LNA的Gain G1大,后面对NF影响很小

『公式中的NF指的其实是指【从端子到BB输入出整个链路的噪声系数】,那为什么进行链路预算的时候只算了【WTR部分】?』


先说结论  你把高通的公式  加一个括号  就能理解了

Sen(dBm)=-174 + 10logBW +SNRmin + (NF+ LOSS)

重新Review灵敏度公式好了
你量灵敏度时  RF Cable肯定接在Connector吧
那就如下图 :




-174 dBm/Hz是常温的Thermal Noise   
但是  它指的是   当你讯号带宽为1Hz时的Noise Floor
讯号带宽越宽   其Noise Floor会越上升
因此  讯号真正的Noise Floor   要把其带宽考虑进去
也就是-174 dBm/Hz + 10log(BW) <= 这才是真正的Noise Floor

SNRmin  指的是解调最小门坎  
也就是若进入BB Chip的讯号SNR小于这个值  其BER会超过规范  无法解调

从Connector灌进去的Rx讯号   
到达BB Chip时 :
SNR > SNRmin => 可解调  但还没到极限
SNR = SNRmin => 可解调  已到极限
SNR < SNRmin => 无法解调  超过极限
因此  当SNR = SNRmin时
此时的RX讯号大小  即为灵敏度Sen(dBm)

NF指的是  信号流过去时   其SNR会下降多少
若SNR下降1 dB  其NF = 1dB
若SNR下降2 dB  其NF = 2dB



由公式可知  NF只有正的



也就是说  当信号流过任何组件或系统时   其SNR肯定只会下降  不可能上升


所以整个串起来   灵敏度公式表达的含义是
你从RF Connector灌一个RX讯号  
该RX讯号从RF Connector  一路长途跋涉   到达BB Chip时
其SNR下降的多寡   就是整体NF
而进入BB Chip后  其讯号的真正Noise Floor为-174 dBm/Hz + 10log(BW)
得知讯号真正的Noise Floor  也得知讯号的大小
那么就可以计算出SNR   此时发现  其SNR = SNRmin
因此  这个从RF Connector灌进去的RX讯号大小  即为灵敏度

那为啥高通的NF  只算了WTR部分 ?
因为你要把人家公式的Loss也考虑进去啊  
高通是为了方便读者理解   以及方便计算
所以才整体的NF拆成 :



也就是如下:



假设从Connector到WTR的Loss总和为5 dB  
表示讯号从Connector到WTR   其SNR下降5 dB
而WTR的NF为2.3 dB
表示讯号经过WTR后   其SNR下降2.3 dB
所以   讯号从Connector  一路流到BB Chip
其整体的NF = 5 dB + 2.3 dB = 7.3 dB
亦即SNR会下降7.3 dB
所以如我一开始所说  你加一个括号  就能理解了

如果不考虑这个Loss
那表示你RX讯号是直接从WTR灌进去的

问个题外话,这些图是你自己做的吗?用的什么软件啊?谢谢

小编可否分享下你的这个Excel表格呢?

这个帖子要收藏,我这边项目也要做链路预算,正在研究

C神,我觉得我应该知道自己的误区在那里了,对于你给的公式:

Sen(dBm)=-174 + 10logBW +SNRmin + (NF+ LOSS)
根据之前的错误理解,LOSS会导致signal的衰减,而NF会导致底噪的增加(误)
但实际上链路预算应该只考虑:信号从测试座跋山涉水到达BB时的变化,而底噪为-174 + 10logBW。这样应该就解释通了。
但对于噪声系数还是有一些困惑:
按照之前的说法:
总的噪声系数 = 前级loss + NF(wtr)
但是,噪声系数应该满足公式:
NF=NF1+(NF2-1)/G1+...
我想知道这两者之间是不是存在矛盾?
望指点

那LNA之前的无源器件的增益需要考虑么?

这年代融入手机主要零部件供应商,在这个领域里保持品质和技术的领先的话,还是能混的下去,因为手机业不管是现在还是将来,他的需求量就是不小.

想明白了!这次我来自问自答:这是不矛盾的!
根据 Friis formula
NF=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/G1G2
首先需要明确上面这个公式的单位不是dB而是没有量纲的,
我们知道,对于无源器件,满足NF = 1/G = LOSS(噪声系数等于插损)
那么对于多级无源器件串联的系统(假设是三级),带入Friis formula
NF(总) = NF1 + (NF2-1)/(1/NF1) + (NF3 - 1) / (1 /( NF1 *NF2) ) =NF1*NF2*NF3
装换成 dB  NF(dB) = NF1(dB) + NF2(dB) + NF3(dB)
所以可知,多级无源器件的串联,其总噪声系数 = 各级噪声系数(插损)相加.

如果链路上有一个LNA呢?
根据前面的推导,我们可以把LNA前的无源器件看做一个无源器件,
NF(总) =NF(无源) + (NF(LNA)-1)/(G(无源)) =  NF1 + (NF2-1)/(1/NF1) = NF1*NF2
NF(dB) = NF1(dB) + NF2(dB)
可知:到LNA之后的总噪声系数  = LNA的噪声系数 + LNA之前的所有插损

同样的,如果我们改变LNA和无源器件的顺序呢?
NF(总) = NF(LNA) + (NF(无源)-1)/(G(LNA))  
我们对比这个式子和上面的式子,发现,当G(LNA) = 1/NF(LNA)时,NF(总)相等。但实际上,对于LNA来说,G(LNA) > 1/NF(LNA),故上式<上上式,即解释了为什么 LNA放在前面能够减少NF(总)


这贴里面好多高手啊

学习了!

学习了!~~~

无源器件哪来的增益?!?

我的当时意思是:如果套那个公式,对于一个器件都应该有自己的“NF”(噪声系数)和“G”(增益)。不过现在已经理解啦

很好的帖子

@criterion  大神 你用的画图软件是什么?

请问下:高通有关于这种灵敏度链路算法的文档吗?若有文档。能否告知文档的号码?我在网站上并没有找到相关的文档介绍,谢谢了!

请问下:高通有关于这种灵敏度链路算法的文档吗?若有文档。能否告知文档的号码?我在网站上并没有找到相关的文档介绍,谢谢了!

有C神出没的帖子绝逼是好贴,习惯性逛C神帖子

C神,有一点我不是很认同,你说讯号进入BB Chip后真正Noise Floor为-174 dBm/Hz + 10log(BW),讯号进入LNA,假设LNA增益为G,热噪声同样也获得了G的增益,整体的Noise Floor被抬高为-174 dBm/Hz + 10log(BW)+G;再加上LNA自身的噪声系数NF,所以SNR有所下降,我的观点是讯号进入BB chip 之前Noise Floor一直在被抬高,有用讯号也一直在被放大,只不过SNR却一直在减小,,如果进入BB chip的Noise Floor一直为-174 dBm/Hz + 10log(BW),那讯号经过LNA得到增益,Noise Floor 不变 SNR变大才对,这个和事实不符合,不知道我的理解是不是有失偏颇

请问 TX in RX noise 这一部分噪声应该怎么加在 link budget 里面

看怎么理解吧,如果前端插入lna,相当于WTR内的lna成了第二级、第三级。,根据NF级联公式计算,后级的NF很小可以忽略,只考虑前端的NF。
回到高通的这个文档的计算,可以看到计算时他也只是取了WTR的G0的NF,但是datasheet来看,通常WTR都是有四级放放大的,也是忽略掉了后级的。
这个是3925的吧,前几天刚看

这个聊得好棒,要马克

举例,进入LNA之前的loss为 1dB:
那么对应的NF就是1dB,增益就是-1dB
按照级联噪声公司计算就好了

学习了

好贴,值得收藏

哈哈,同问

很好的帖子~

很好的贴子  顶个

大神一堆一堆的

C神对这个公式的讲解,非常物理啊,大赞一个;

学习了

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