利用选择性改善接收机的截止点
失真和动态范围的要求。因此,为了降低半中频信号产生的等效带内IIM2产物,可以对接收机总的RF前端IIP2进行优化,以满足接收机基带载干比(C/I)的要求。
改进的二阶输入截止点(IIP2)级联方程
图5中,将两级变频接收机的RF前端分成三个模块:RF滤波器2,模块1 (包括所有在RF滤波器2之前的部分)和模块2 (在RF滤波器2之后并包括第一级混频器的部分)。模块1具有RF增益G1和等效二阶输入截止点IIP21。模块2具有RF增益G2和等效二阶输入截止点IIP22。假设出现在接收机输入的每一个半中频CW信号的功率为PI,也就是输入到模块1的半中频CW信号的功率。P2是输入到模块2的半中频CW信号的功率。IIM2是半中频CW信号产生的相对于接收机输入的总IM2失真功率。IIM21是模块1产生的相对于模块1输入的总IM2失真功率。IIM22是模块2产生的相对于模块2输入的总IM2失真功率。
图5. 推导改进的IP2级联方程原理框图,其中考虑了在接收机RF前端增加对半中频杂散频率RF选择性(S)的效应。功率单位dBm,增益单位dB。
在下面的推导过程中,模块2的输入IM2失真电压除以前级电压增益后的结果与模块1的输入IM2失真电压进行同相相加,这样作可以得到最坏情况下相对于接收机输入的总IM2失真电压。假设系统特征阻抗为1Ω,我们可以写出下面的等式:
√iim2 = √iim21 + √(iim22/(g1/il)) (伏特) (式16)
其中,取平方根是为了将IIM2从功率值转变为电压值。其中变量iim2、iim21和iim22取线性功率单位(瓦特或毫瓦)。并且有G1 (dB) = 10 × log10(g1)和IL (dB) = 10 × log10(il)。
等式15进行整理后可以变成下面的等式:
IIP2 = PI + (PI - IIM2) (dBm) (式17)
等式17定义了整个接收机的输入IP2,它也可以不用dBm作单位而写成线性功率单位(毫瓦,mW)的形式:
pI/iip2 = iim2/pI (式18)
与等式17中使用的方法类似,我们也可以分别定义模块1和模块2的IIP21和IIP22:
IIP21 = P1 + (P1 - IIM21) (dBm) (式19)
IIP22 = P2 + (P2 - IIM22) (dBm) (式20)
已知P1(dBm) = PI和P2(dBm) = PI + (G1 - IL - S),可以从等式19、20得出:
IIP21 = PI + (PI - IIM21) (dBm) (式21)
IIP22 = (PI + G1 - IL - S) + (PI + G1 - IL - S - IIM22) (dBm) (式22)
与我们在等式17中使用的方法相同,等式21、22可以写成线性功率单位的形式而不是以dBm为单位。于是分别得出等式23和等式24:
pI/iip2I = iim2I/pI (式23)
(pI × (g1/il))/(iip22 × S²) = iim22/(g1/il) × pI) (式24)
其中,S(dB) = 10 × log10(s),IL(dB) = 10 × log10(il)。注意,S(dB)和IL(dB)都是正数。
再来看等式16,两边都除以(pI)1/2,得到等式25:
√(iim2/pI) = √(iim2I/pI) + √(iim22/(g1/il) × pI) (式25)
根据等式18、23和24,我们将等式25中的各项都用其等价的形式代替,消去pI将等式简化后,得到下面这个改进的IIP2级联方程:
√(1/iip2) = √(1/iip2I) + √((g1/il)/(iip22 × s²) (式26)
从等式12可以看出,使用一个高选择性的RF滤波(s >> 1),可以将第一级混频器模块的输入IP2 (IIP22)对接收机RF前端的总输入IP2 (IIP2)的影响降至最低。值得注意的是:在分析级联系统时,第一级混频器的输入IP2 (IIP22)应该用等效的输入IP2代替,它考虑了在RF滤波器中引入选择性的效应,这个等效的IIP22可以写作:
IIP2e2 = IIP22 + 2 × S (dBm) (式27)
在方程26的基础上,可以推出更加通用的、计算由M级级联组成的接收机RF前端的总输入IP2的公式。每一级具有线性增益(gn)、输入IP2 (iip2n,单位为瓦特)和一个半中频CW信号频率的选择性(sn)。带内IM2产物为(假设iln << sn):
√(1/iip2) = √(1/iip21) + √(g1/(iip22 × s1²)) + √((g1 × g2)/(iip23 × (s1 × s2)²) + ... + √((g1 × g2 ... gM-1)/(iip2M × (s1 × s2 ... sM-1)²) (式28)
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