宽带RF接收机架构方案的综述

。随着带宽增加，混频器杂散问题成为重大障碍。由于ADC采样频率提高，有时候使用直接采样架构来降低杂散会更切合实际。

接收机噪声

接收机设计的很多工作是花在最小化噪声系数（NF）上面。噪声系数衡量信噪比的降低程度。

输入

输出

290 K （TO）时的标准化值

器件或子系统噪声系数的影响是使输出噪声功率高于热噪声水平，即被噪声系数放大。

噪声功率输出 = –174 dBm/Hz + 增益（dB） + NF（dB）

级联噪声系数计算如下：

增益

总计

ADC之前的接收机增益的选择以及所需ADC SNR的确定，是接收机总噪声系数与瞬时动态范围平衡的结果。图5为要考虑的参数的示意图。为了便于说明，接收机噪声显示为由ADC之前的抗混叠滤波器整形。ADC噪声显示为平坦的白噪声，目标信号显示为–1 dBFS的连续波（CW）信号音。

图5.接收机 + ADC噪声

首先需要常用单位，即dBm或dBFS。根据转换器满量程电平和转换器噪声密度，可将ADC噪声从dBFS换算为dBm。此外，噪声功率与带宽成比例，故而需要一个常用带宽单位。某些设计人员使用通道带宽，这里我们归一化到1 Hz带宽，噪声功率为/Hz。

ADC噪声（dBm/Hz） = ADC满量程（dBm） + ADC噪声密度（dBFS/Hz）

总噪声计算如下：

总噪声（dBm/Hz） =

接收机噪声

ADC噪声

这就引出了ADC灵敏度损失概念。ADC灵敏度损失衡量ADC引起的接收机噪声性能降低情况。为使此降幅最小，接收机噪声需要远高于ADC噪声。限制来自动态范围，较大接收机增益会限制能接收而不会使ADC饱和的最大信号。

ADC灵敏度损失（dB） = 总噪声（dBm/Hz） – 接收机噪声（dBm/Hz）

因此，接收机设计人员总是要面对动态范围与噪声系数平衡的挑战。

结语

本文简述了外差、直接采样和直接变频三种接收机架构，重点讨论了每种架构的优势和挑战。本文还介绍了接收机设计的最新趋势和考虑。对更高带宽的普遍渴望，结合GSPS数据转换器的进步，将使许多不同的接收机设计在未来很长时间内百花齐放。

作者简介

Peter Delos是ADI公司航空航天和防务部的技术主管。他于1990年获得美国弗吉尼亚理工大学电气工程学士学位（BSEE），并于2004年获得美国新泽西理工学院电气工程硕士学位（MSEE）。他拥有超过25年的行业经验。

其职业生涯的大部分时间花在高级RF/模拟系统的架构、PWB和IC设计上。他曾在美国海军核动力潜艇项目及洛克希德·马丁公司（新泽西州摩尔镇）的多个雷达和电子战项目上任职。2016年，他加入ADI公司并担任现职位，在美国北卡罗来纳州格林斯博罗工作。