RF至数字接收器的信号链路噪声分析

信号接收器系统的设计师常常需要进行系统性能的级联链路分析(从天线一直到ADC)。在链路分析中，噪声是一个至关重要的参数，它限制了接收器的总体灵敏度。对系统拓扑结构来说更加重要，原因是拓扑结构的选择力求优化总体信噪比、动态范围和诸多其它参数。噪声计算中的一个问题是需要在链路中各组件(即电路的RF、IF／基带和ADC部分)所使用的不同噪声单位之间进行转换。

图1给出了一个简化的系统示意图。它包括RF部分、IF／基带部分(由一个放大器来代表)和ADC。RF部分(包括一个混频器或解调器)通常采用以分贝标度(dB)为单位的噪声系数(NF)来规定。这也可以利用一个在概念上与NF相似的噪声功率频谱密度来规定(如-160dBm／Hz与一个约14dB的NF相等)。当工作于一个固定阻抗(50Ω)环境中的时候，采用NF可简化RF信号链路的分析。然而，如果恒定阻抗和正确电源／负载端接的假设不成立，那么NF计算将变得不简单。



NF至SNR：多少ADC分辨率？






该SNR理论值(在本例中为65.5dB)代表了采用一个理想ADC所能获得的最大分辨率。实际ADC应具有比该数值高至少5dB的SNR，以维持整个链路的性能水平。例如：凌力尔特的LTC2255系列(或双通道LTC2285 ADC系列)等实用的高性能14位ADC具有72dB～74dB的SNR。

SNR至NF

对于无线电设计师来说，系统设计中一项重点是总噪声系数，因为它会受到链路中所有组件的影响。一旦选定了组件，即可确定接收器的等效输入噪声系数和总灵敏度。假设所关心的信号处于ADC的一个奈奎斯特带宽之内，则ADC的等效噪声为：




结语

在进行从RF组件至ADC的整个系统设计时，噪声规格所采用的单位并非始终相同，会因组件而异。本文探究了不同噪声单位之间的转换问题。无线电设计师可以运用这些信息来设计其系统拓扑结构和选择组件，以实现最佳的灵敏度。