塞时的接收灵敏度;b)存在阻塞时指标降低后的接收灵敏度。
为了计算以上两种情况下ADC的等效噪声系数,假定ADC输入等效匹配电阻为200,计算其满量程(FS)功率电平。如果满量程输入电压峰值为2.56VP-P,对应的满量程输入功率为+6dBm (RMS)。不存在阻塞信号时,假定ADC的SSNF为-82dBFS,对于78.64Msps的采样频率,奈奎斯特带宽内的ADC噪声基底电平为-76dBm。折合到1Hz带宽内,其基底噪声电平为-152dBm;与常温下-174dBm/Hz的热噪声基底相比较,ADC的等效噪声系数为22dB,此时假定在奈奎斯特频带内所有频率的噪声频谱保持平坦。由此看来,达到这一噪声系数指标非常困难,但是,MAX19586完全能够满足该设计要求。
从图1可以看出,当ADC等效噪声系数为22dB时,为了使系统的噪声系数达到4dB,模拟电路必须提供31.4dB的功率增益。考虑到这些因素,在不采用自动增益控制的前提下,系统可容许的最高有效值阻塞功率为-27.4dBm,如图3中给出的功率电平所示:
FS - 余量 - 增益 = +6dBm - 2dB - 31.4dB = -27.4dBm
在很多接收机中,如果存在较高电平的阻塞,则需使用自动增益控制电路,以便存在较强阻塞信号时降低接收机的模拟增益。然而,降低增益会导致整个接收机噪声系数的增加,从而降低所要达到的接收灵敏度。多载波接收机中,强阻塞信号条件下,降低灵敏度对弱载波信号提取非常不利。如果ADC有非常低的噪声基底(如MAX19586),则在达到同样灵敏度的条件下对射频前端的增益要求较低,从而使接收机可以在不使用AGC的情况下容许更强的阻塞信号。
当带内阻塞信号和cdma2000载波同时出现在天线端口时,3GPP2标准允许接收灵敏度降低3dB。该指标的降低考虑到了模拟电路以及ADC电路的噪声+失真的提高。假定分配1dB给模拟电路,2dB给ADC,系统的噪声系数(考虑失真)将从4dB提高到7dB,增益仍然为31.4dB;模拟电路的噪声系数(考虑失真)为4.8dB。由此,可以计算出系统噪声系数为7dB时,ADC的噪声系数(包括失真)为34.4dB,或-139.6dB/Hz (图3所示)。在奈奎斯特频带内,等效噪声(包括失真)电平为-63.6dBm。
假定ADC的噪声和杂散功率对整个ADC噪声系数的影响为3dB,即在奈奎斯特频带内的噪声功率为-66.6dBm。将此功率电平与在ADC输入端口的4dBm阻塞信号相比较,可以得到其信噪比要求,70.6dB。有用信号频带内噪声功率的计算可以采用如下方式,将cdma2000信号带宽除以整个奈奎斯特带宽即可。这种情况下,载波频带内的噪声功率比-66.6dBm低10 x log (1.23MHz / 39.32MHz)或-15dB (即-81.6dBm)。因为假定噪声和失真功率相等,杂散功率同样为-81.6dBm,因此ADC的SFDR指标为-85.6dB,如图3所示。
综上所述,本文讨论了欠采样接收机中最重要的系统级参数,并给出了计算FS、SSNF、SNR、SFDR的方法,为合理选择ADC提供参考。Maxim的MAX19586是以上欠采样接收机设计中的最佳选择。
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