Not Found (#404)
Категории товаров
Кондиционирование
Кондиционеры сплит-системыМультисплит-системыМоноблочные кондиционерыПромышленные кондиционерыМатериалы для кондиционеров
Вентиляция
Бытовые вентиляторыПроветривателиБытовые рекуператорыБытовые вентиляционные установкиПромышленные вентиляторыАвтоматика систем вентиляцииКомплектующие вентиляцииКухонные вытяжкиВоздуховодыВоздухораспределительные устройстваКухонные вентиляторыПриточные вентиляционные установкиПромышленные вентиляционные установки
Отопление
ОбогревателиКаминыКотлыРадиаторы для отопленияТеплый полАксессуары для систем отопленияВоздушные завесыПолотенцесушители
Водоснабжение
Нагрев водыТрубопроводная арматураМатериалы для бойлеровАксессуары для бойлеров и газовых колонок
Водоподготовка
Фильтры для водыСистемы комплексной очистки водыМагистральные фильтрыФильтры от накипи для бытовой техникиУльтрафиолетовые фильтрыПурифайерыУлучшение водыАвтоматы для продажи водыСменные фильтры и засыпкиЗапчасти и комплектующие для водоподготовкиБассейныАвтономная канализацияПромышленные системы очистки водыСтанции дозированияСтанции химической промывки мембранРоботы-пылесосы для бассейновСредства ухода за бассейномАнтисептики
Микроклимат
Увлажнители воздухаОчистители воздухаОсушители воздухаМетеорологические приборыБактерицидные облучателиАксессуары для микроклимата
Электротехника
Стабилизаторы напряженияЗащитные релеОсвещениеГенераторыБатарейкиАккумуляторы и зарядные станцииУдлинителиСистемы резервного питанияСолнечные панелиКомплектующие для солнечных батарейПреобразователи напряженияКонтроллеры зарядаПуско-зарядные устройстваАвтоматические выключателиЗарядные устройства для аккумуляторных батареекЗарядные устройства для гаджетовКабели и переходникиЩиты электрическиеРозеткиВыключателиРамки для розеток
Альтернативная энергетика
Солнечные коллекторыТепловые насосыКомплектующие для тепловых насосовКомплектующие для солнечных коллекторов
Умный дом
Системы безопасности умного домаОхранные системыАксессуары для сигнализации и систем антизатопленияУмные датчикиВидеонаблюдениеУмные розетки
Инструменты
ЭлектроинструментРучной инструментДача, сад и огородИзмерительный инструментИнструмент для отделочных работСредства индивидуальной защитыСтроительный крепежРасходные материалы и принадлежности
Сантехника
Сантехника для кухниСантехника для ванныСантехника для душаСантехника для туалетаДля умывальникаСмесителиЭлектрические насосыИнженерная сантехникаМебель для ванной комнатыАксессуары для ванной и туалетаМотопомпыРасширительные бакиКанализация
Бытовая техника
Стиральные машиныПылесосыРоботы-пылесосыВарочные поверхностиНастольные плитыСушилки для рукАксессуары для стиральных и сушильных машинокАксессуары для пылесосов
Услуги
МонтажСервисПроектирование
Not Found (#404)
Категории товаров
Кондиционирование
Кондиционеры сплит-системыМультисплит-системыМоноблочные кондиционерыПромышленные кондиционерыМатериалы для кондиционеров
Вентиляция
Бытовые вентиляторыПроветривателиБытовые рекуператорыБытовые вентиляционные установкиПромышленные вентиляторыАвтоматика систем вентиляцииКомплектующие вентиляцииКухонные вытяжкиВоздуховодыВоздухораспределительные устройстваКухонные вентиляторыПриточные вентиляционные установкиПромышленные вентиляционные установки
Отопление
ОбогревателиКаминыКотлыРадиаторы для отопленияТеплый полАксессуары для систем отопленияВоздушные завесыПолотенцесушители
Водоснабжение
Нагрев водыТрубопроводная арматураМатериалы для бойлеровАксессуары для бойлеров и газовых колонок
Водоподготовка
Фильтры для водыСистемы комплексной очистки водыМагистральные фильтрыФильтры от накипи для бытовой техникиУльтрафиолетовые фильтрыПурифайерыУлучшение водыАвтоматы для продажи водыСменные фильтры и засыпкиЗапчасти и комплектующие для водоподготовкиБассейныАвтономная канализацияПромышленные системы очистки водыСтанции дозированияСтанции химической промывки мембранРоботы-пылесосы для бассейновСредства ухода за бассейномАнтисептики
Микроклимат
Увлажнители воздухаОчистители воздухаОсушители воздухаМетеорологические приборыБактерицидные облучателиАксессуары для микроклимата
Электротехника
Стабилизаторы напряженияЗащитные релеОсвещениеГенераторыБатарейкиАккумуляторы и зарядные станцииУдлинителиСистемы резервного питанияСолнечные панелиКомплектующие для солнечных батарейПреобразователи напряженияКонтроллеры зарядаПуско-зарядные устройстваАвтоматические выключателиЗарядные устройства для аккумуляторных батареекЗарядные устройства для гаджетовКабели и переходникиЩиты электрическиеРозеткиВыключателиРамки для розеток
Альтернативная энергетика
Солнечные коллекторыТепловые насосыКомплектующие для тепловых насосовКомплектующие для солнечных коллекторов
Умный дом
Системы безопасности умного домаОхранные системыАксессуары для сигнализации и систем антизатопленияУмные датчикиВидеонаблюдениеУмные розетки
Инструменты
ЭлектроинструментРучной инструментДача, сад и огородИзмерительный инструментИнструмент для отделочных работСредства индивидуальной защитыСтроительный крепежРасходные материалы и принадлежности
Сантехника
Сантехника для кухниСантехника для ванныСантехника для душаСантехника для туалетаДля умывальникаСмесителиЭлектрические насосыИнженерная сантехникаМебель для ванной комнатыАксессуары для ванной и туалетаМотопомпыРасширительные бакиКанализация
Бытовая техника
Стиральные машиныПылесосыРоботы-пылесосыВарочные поверхностиНастольные плитыСушилки для рукАксессуары для стиральных и сушильных машинокАксессуары для пылесосов
Услуги
МонтажСервисПроектирование
Микроволны101 | Уровень шума микшера
Нажмите здесь, чтобы перейти на главную страницу микшеров
Новинка февраля 2012 года! На этой странице какой-то беспорядок, потому что содержание противоречиво (в этом не все согласны), так что пока относитесь ко всему этому с долей скептицизма.
Мы признательны всем, кто хочет поделиться своими знаниями по теме, особенно если они содержат ссылки…
На этой странице мы будем публиковать некоторую информацию о коэффициенте шума микшера. Много лет назад мы опубликовали эмпирическое правило, которое гласит:
Коэффициент шума микшера «примерно равен величине его потерь преобразования или чуть меньше. Например, микшер с усилением преобразования -6 дБ может иметь коэффициент шума 5,5 дБ».
В поддержку нашего практического правила:
Что делать, если потери преобразования частично связаны с плохим коэффициентом отражения? Если бы микшер имел рассогласование 3:1 на ВЧ-порте, потери на рассогласование составили бы 1,25 дБ. Эти 1,25 дБ не увеличат отношение сигнал/шум, насколько я понимаю, но могу ошибаться. У меня были другие люди, не согласные с этим, может быть, вы правы, а я ошибаюсь…. и я видел LNA с отличным NF, но очень плохим S11, что подтверждает мое понимание проблемы.
Как насчет антенного элемента с рассогласованием 3:1? Это снижает коэффициент усиления приемника, но не влияет на коэффициент шума.Я помню, как когда-то измерял смесители и видел, что NF меньше, чем потери преобразования, смесители с плохими обратными потерями.
Вот аттенюатор на 2 дБ, который имеет несоответствие на входе из-за четвертьволнового трансформатора на 25 Ом 1 ГГц, который не соответствует схеме на 1, 3, 5, 7… ГГц:
А ниже коэффициент шума и S-параметры. На худших частотах создается КСВ 4:1 (вы смотрите на 12,5 Ом в 50-омной системе). Рассчитав потери на рассогласование (см. наш калькулятор КСВ), вы получите 1,938 дБ. Коэффициент передачи составляет -3,938 (см. маркер). Но как насчет коэффициента шума? Он моделируется на уровне 3,33 дБ, что на
меньше вносимых потерь сети… хммм…
От Роя:
При работе с шумом, который является не только входом в схему, но и генерируется во всех компонентах с потерями, необходимо учитывать множество тонких моментов.
Ваш пример потери несоответствия может не ухудшить (увеличить) отношение сигнал / шум, как вы говорите, но я не верю, что это также улучшит его. Обычно это рассматривается (с моей точки зрения) так: у вас есть коэффициент шума, связанный с потерями сигнала (потерями преобразования) через микшер. Давайте предположим для этого аргумента, что мы говорим о коэффициенте шума с двойной боковой полосой, так что мы не оштрафованы шумом, складывающимся сам по себе. Если у вас есть микшер без потерь, то коэффициент шума должен быть равен потерям преобразования, но будет некоторое ухудшение коэффициента шума из-за внутреннего избыточного шума (выше KTB) в микшере. Вот почему я считаю, что коэффициент шума микшера всегда выше, чем его потери преобразования.
Ваш пример потери несоответствия может не ухудшить (увеличить) отношение сигнал / шум, как вы говорите, но я не верю, что это также улучшит его. Обычно это рассматривается (с моей точки зрения) так: у вас есть коэффициент шума, связанный с потерями сигнала (потерями преобразования) через микшер. Давайте предположим для этого аргумента, что мы говорим о коэффициенте шума с двойной боковой полосой, так что мы не оштрафованы шумом, складывающимся сам по себе. Если у вас есть микшер без потерь, то коэффициент шума должен быть равен потерям преобразования, но будет некоторое ухудшение коэффициента шума из-за внутреннего избыточного шума (выше KTB) в микшере. Вот почему я считаю, что коэффициент шума микшера всегда выше, чем его потери преобразования.Из “Профессора”
Я посмотрю еще раз. Кажется, я припоминаю, что каким-то образом коэффициент шума микшера может быть несколько меньше, чем его потери преобразования. И Рой прав, это означает, что плотность мощности его выходного шума меньше kTo, или -174 дБм/Гц.
Я думаю, что выходной шум может быть меньше kTo в полосе ПЧ, если плотность мощности входного шума (которая в определении коэффициента шума принимается равной kTo) не вся преобразуется в полосу ПЧ в идеальный смеситель. По крайней мере, половина преобразуется в другую (нежелательную) боковую полосу, например, USB, если микшер используется в качестве понижающего преобразователя. И некоторые из них преобразуются в гармоники, поэтому в идеале вы получите (я думаю) около 3,9 дБ потерь преобразования от идеального диодного смесителя. В этом микшере, поскольку такое же количество мощности входного шума преобразуется в нежелательную боковую полосу и гармоники, что и входной сигнал, у вас будет коэффициент шума 0 дБ – выходное SNR равно входному SNR.
В реальном мире сами диоды вносят некоторый шум, поэтому коэффициент шума может быть равен или даже больше, чем потери в реальном смесителе. Но я думаю, что все еще существует возможность того, что коэффициент шума также будет ниже, чем потери. Похоже, в отрасли существует распространенное заблуждение, что коэффициент шума любой пассивной части с потерями всегда равен ее потерям. Правда в том, что это верно только тогда, когда все потери происходят от рассеяния, а температура детали составляет ровно 290 Кельвинов. Если часть потерь происходит из-за несоответствия или деталь холоднее 290 К, коэффициент шума ниже, чем потери, а если деталь горячее 290 К, коэффициент шума может быть выше.
Я думаю, вероятно, существует еще одно заблуждение, что kTo (-174 дБм/Гц) является неким «полом» для плотности мощности шума, как будто она никогда не может быть ниже этой. Но легко представить себе источник сигнала с более низкой плотностью шума. Представьте себе высокоэффективную антенну (коэффициент усиления, деленный на направленность, почти равен единице), или, может быть, она охлаждается криогенно.
Фактически, еще в 2002 или 2003 году мы измерили микшер, который имел более низкий коэффициент шума (измеренный), чем его потери преобразования, и мы тогда рассмотрели его. Я думаю, что один из нас нашел заметку о приложении или документ об этом в то время.
И эта антенна направлена на «прохладную» область неба, вдали от солнца, луны или галактического центра. Тогда шумовая температура антенны будет всего около 4 К, поэтому плотность шума на ее выходе будет где-то около -19.3 дБм/Гц.С Дона:
Здесь есть над чем подумать. В идеальном диоде дробовой шум при сильном прямом смещении будет kTB/2. Правильно, при сильном прямом смещении идеальный диод шумит меньше, чем kTB. Когда я был подростком и впервые узнал об этом, я подумал: «Я собираюсь использовать это для создания твердотельного холодильника!». Но, оказывается, это непрактично.
Таким образом, во всяком случае, мне кажется, что коэффициент шума микшера может быть меньше, чем его потери.
Как раз когда вы думаете, что все это имеет смысл, отправляйтесь в лабораторию и попробуйте измерить коэффициент шума микшера… вы скоро увидите, что есть вещи, требующие объяснения, кроме “измерение было подозрительным”. С другой стороны, в большинстве приемников NF смесителя спрятан после LNA и не настолько важен, чтобы вам требовались 100% точные данные.
Из “Профессора”
Мы измерили NF, который был ниже, чем потери в смесителе. Я почти уверен, что это был однодиодный микшер L-диапазона. Наши измерения были действительно подозрительными, потому что потери преобразования этого микшера были выше, чем его изоляция гетеродина к ПЧ, и мы использовали широкополосный источник шума, такой как HP346B. Это означало, что мощность шума на ПЧ, поступающая на вход гетеродина, выходила на выходе ПЧ. Нам пришлось использовать всевозможные фильтры вокруг микшера, чтобы получить достойные измерения, и, насколько я помню, даже со всеми фильтрами коэффициент шума был немного ниже, чем потери.
Обычно часть с потерями теряет входную мощность, рассеивая ее. А диссипативная часть потерь вносит свой вклад в мощность шума, вот почему “коэффициент шума равен потерям” почти всегда верно, когда часть на 290К. Я сам видел микшеры, в которых коэффициент шума меньше, чем потери преобразования. На самом деле парень, которого мы оба знаем, когда он был стажером, сделал несколько измерений микшера, где коэффициент шума был значительно ниже, чем потери, и мне пришлось немного подумать о том, как это могло быть.
Лучшее объяснение, которое я мог придумать в то время, заключалось в том, что значительная часть потерь преобразования микшера происходит из-за частотного расширения, т. порта одинаково, часть преобразуется в неправильную боковую полосу, а часть преобразуется в гармоники выходной частоты. И, конечно, часть потерь происходит от рассеянности. И наоборот, диоды смесителя создают дополнительную шумовую мощность, которая потенциально может увеличить коэффициент шума смесителя выше значения его потерь. Но я верю в сбалансированный микшер, большая часть этой шумовой мощности компенсируется.
Шум широкополосного гетеродина в пассивных ИС приемо-передающего микшера
Скачать PDF
Abstract
Пассивные смесители с двойной балансировкой, состоящие из счетверенных полевых транзисторов и диодных колец, могут работать как повышающие или понижающие преобразователи в приемопередатчиках базовых станций сотовой связи.
Повышающие и понижающие преобразователи с высокой линейностью (IP3) с низким уровнем шума и паразитными характеристиками, требующие низкоуровневых сигналов гетеродина, были реализованы путем интеграции буферных усилителей вместе с ядрами полевого транзистора или диодного смесителя. Широкополосный шум в каскадах буферного усилителя ухудшает принимаемые и передаваемые сигналы. Этот шум может быть охарактеризован и задан одним параметром. Вводя параметр шума в дБн/Гц для ИС пассивного смесителя, пользователь может рассчитать связанные с системой искажения при использовании ИС в приложениях передачи и приема базовых станций.
Введение
Передатчики базовых станций сотовой связи в идеале должны передавать всю свою мощность в пределах своего частотного распределения. Это представляет собой проблему, даже без увеличения спектра из-за усилителей мощности. Минимальный уровень широкополосного остаточного фазового шума, присутствующий в преобразованном с повышением частоты передаваемом сигнале, создает трудности при совместном размещении с приемниками.
Этот широкополосный шум находится на значительно более низком уровне, чем близкий фазовый шум, но он может быть достаточно высоким, чтобы оглушить расположенный рядом приемник. В традиционных дискретных пассивных диодах или смесителях на полевых транзисторах, используемых в передатчиках базовых станций, порты гетеродина согласованы с сопротивлением 50 Ом, и можно отфильтровать широкополосный шум перед подачей сигнала гетеродина на порт гетеродина. В решениях со встроенными смесителями и модуляторами, которые имеют внутренние каскады драйверов гетеродина, широкополосный входной шум ухудшается внутренней схемой. Преобразованный с повышением частоты сигнал принимает нижнюю и нижнюю границу спектра выходного буфера гетеродина. Указание и проектирование более низкого уровня широкополосного шума в буферах гетеродина приводит к снижению внеполосного шума передачи. Это упростит требования к подавлению высокодобротных фильтров передачи и фильтров дуплексеров во входном оборудовании.
Приемникам базовых станций сотовой связи приходится иметь дело с блокирующими помехами высокого уровня при приеме слабых внутриполосных сигналов.
Блокирующие сигналы взаимно смешиваются с шумом в гетеродине на ядре смесителя и увеличивают минимальный уровень шума внутри полосы сигнала на выходе ПЧ. В этой заметке рассматриваются интегральные схемы микшеров базовых станций и шум в микшерах, а также определяется один единственный параметр для устранения однотональной дечувствительности приемника при использовании в качестве преобразователя с понижением частоты и внеполосного широкополосного шума передачи при использовании в качестве преобразователя с повышением частоты.
Микшеры базовой станции
Пассивные диоды и кольцевые смесители на полевых транзисторах всегда были рабочими лошадками приемников базовых станций. Этим устройствам требуются большие внешние приводы гетеродина — более 17 дБмВт — для достижения высокого IP3. На рис. 1 показано, как пассивный дискретный смеситель используется в приемнике базовой станции. Они работают с дискретными усилителями ПЧ, управляющими фильтрами поверхностных акустических волн (ПАВ), и требуют привода от дискретных буферных усилителей гетеродина.
Хотя доступны смесители Гилберта с активными ИС и усилением, они не отвечают строгим требованиям к линейности и шуму базовых станций [2,3]. Тем не менее, недавно был выпущен ряд новых микросхем кремниевых смесителей [7] с очень высокой линейностью (IP3 = 34 дБм) и низким уровнем шума (NF = 7 дБ) для удовлетворения требований базовой станции. Эти микшеры имеют внутренние драйверы гетеродина, что устраняет необходимость во внешних усилителях драйверов с большим сигналом. ИС на основе пассивного смесителя представляют собой взаимные устройства, в отличие от аналогов на основе ячеек Гилберта. Они могут работать как повышающие и понижающие преобразователи. С каскадными усилителями ПЧ они обеспечивают высокий IP3 (26 дБм) и низкий коэффициент шума (<10 дБ) и имеют достаточный коэффициент усиления, чтобы компенсировать потери фильтра ПАВ в приемниках. На рис. 2 показана функциональная блок-схема типичной микросхемы смесителя с расширенным динамическим диапазоном (HDR). Эти устройства могут работать с уровнями гетеродина до -3 дБм.
Интегральные схемы доступны в компактных корпусах QFN размером 5 мм x 5 мм с меньшим форм-фактором, чем их дискретные аналоги.
Рис. 1. Типичный пассивный смеситель с диодным кольцом или полевым транзистором в приемнике базовой станции. На вставке показан корпус Mini-Circuits® TTT 167 (площадь поверхности 12,7 мм x 9,5 мм).
Рис. 2. Типовая микросхема кремниевого приемного смесителя базовой станции с широким динамическим диапазоном в корпусе 5 мм x 5 мм, включающая внутренние ВЧ- и гетеродинные балуны, буфер гетеродина, полевой транзистор или диодный кольцевой смеситель, а также функцию усилителя на ПЧ. Производительность, сравнимая с дискретными микшерами, была реализована с меньшими размерами и большей функциональностью.
Модель шумоподавления микшера
Тепловой шум является наиболее часто определяемым и измеряемым шумом приемных смесителей. Он описывает шумовые характеристики микшера с согласованным ВЧ входным портом 50 Ом и плотностью мощности шума -174 дБм/Гц (kTo).
Отнесенный к входу тепловой шум извлекается из спецификации коэффициента шума (10log10F) смесителя,
Взаимное микширование происходит при наличии сильного РЧ-сигнала на РЧ-порте. Это дополнительный шум, не учитываемый при измерении коэффициента шума. Взаимно смешанный шум N rm i , относящийся к входу, может оцениваться на конкретном уровне блокировки S bl . Учитывая минимальный уровень шума гетеродина L в смесителе и ширину полосы B , взаимно смешанный шум на ПЧ равен
Фазовый шум считается плоским, если смещение частоты источника помех является достаточно большим смещением от полезного сигнала. Эти два источника шума независимы [4] и могут быть суммированы, как показано на Рисунке 3 . Ухудшение отношения сигнал/шум от входа к выходу в присутствии блокираторов может быть выражено как
Рис. 3. (a) Взаимное смешивание РЧ-блокатора на уровне мощности (S bl ) с широкополосным шумом гетеродина от порта гетеродина.
(б) Представление в виде двух независимых источников шума, N th i и N rm i.
Системные требования базовой станции для широкополосного гетеродинного шума
Приемники в первую очередь определяются по чувствительности и допустимым ухудшениям приема из-за их неидеального поведения. Например, в системе GSM базовая станция должна иметь возможность принимать сигнал -104 дБм с заданным максимально допустимым уровнем ошибок. При наличии мешающих тонов чувствительность приемника базовой станции GSM может ухудшиться только на 3 дБ. Эти мешающие уровни тонов и их смещение от несущей графически представлены в виде Рисунок 4 . Для системы GSM с полосой пропускания B = 200 кГц, с уровнем блокировки -13 дБм (S bl ) и уровнем полезного сигнала -101 дБм шум широкополосного гетеродина, L = 151 дБн/Гц, может быть вычислено [4].
Рис. 4. Уровни помех в системе GSM в зависимости от смещения частоты.
Передатчикам базовых станций разрешено посылать сигналы, соответствующие спектральной маске для внутриполосных и внеполосных сигналов. GSM также указывает -98 дБм как максимально допустимая энергия передачи в полосе приема [8]. Если базовая станция передает, скажем, 43 дБм (20 Вт) с широкополосным шумом 160 дБн/Гц, то -117 дБм/Гц (43-160) передаются на совмещенный приемник. Интегральный уровень шума в полосе приема GSM ( B ) 200 кГц составляет -64 дБм. Этот шум приводит к нежелательным помехам в полосе приема и на 4 дБ превышает минимальный уровень принимаемого сигнала -104 дБм. Диплексеры, которые подключают передатчик и приемник к одной антенне, должны обеспечивать достаточное подавление шума передачи от -60 дБм до значительно ниже -9.8дБм. Чем более широкополосный шум генерируется в ИС передающего смесителя, тем больше фильтров в полосе приема потребуется в дуплексере.
Характеристический параметр L для широкополосного шума в ИС микшера базовой станции
Корпус приемника
Буферные усилители гетеродина в ИС высоколинейного пассивного смесителя предназначены для обеспечения постоянного возбуждения более высокого уровня в ядрах смесителя с переменным диапазоном уровней входного сигнала.
Выходы этих буферов представляют собой сигналы высокого уровня, которые напрямую управляют ядрами микшера для достижения высокой линейности (IP3). Насыщенные буферы гетеродина, используемые в ИС пассивных смесителей, ухудшают широкополосное отношение сигнал/шум отфильтрованного низкоуровневого входа. Уровень широкополосного шума может быть отфильтрован до -174 дБм/Гц. При уровне сигнала 0 дБм широкополосное отношение сигнал/шум составляет 174 дБн на входе гетеродинного порта микросхемы. Практичный гетеродин на ИС, буферы для больших сигналов не могут ухудшить это отношение ниже 155 дБн/Гц, чтобы удовлетворить требования системы. Эти буферы находятся внутри чипа в системе, отличной от 50 Ом, и у нас нет доступа к выходам гетеродинного буфера, но мы все же можем измерить ухудшение отношения сигнал/шум этих буферных усилителей. Это ухудшение в приемном смесителе было охарактеризовано использованием блокирующего сигнала и измерением выходного шума на порте ПЧ 50 Ом. Характеристический параметр L в дБн/Гц, описанный в уравнении 4, можно вывести из измерения шума [4].
График в На рис. 5 показано ухудшение отношения сигнал-шум от ВЧ к ПЧ для понижающего преобразователя на основе пассивного смесителя (MAX9994) в диапазоне частот PCS/DCS/UMTS в зависимости от уровня блокировки. Это представление уравнения 4 как функции шума гетеродина L в дБн/Гц. На графике обозначены четыре различных области шума. При низких уровнях радиочастотного блокирования деградация SNR в основном носит термический характер, F . Тепловой шум – это «коэффициент шума», который обычно называют смесителями. По мере увеличения уровня блокиратора мы видим область 2, где тепловой шум и взаимно смешанный шум гетеродина вносят одинаковый вклад в ухудшение SNR. Область 3 представляет собой прямолинейный участок характеристики, где ухудшение SNR в основном определяется шумом гетеродина. Смеситель приема базовой станции предназначен для обработки блокирующих уровней в области 3. Точки данных указывают на хорошее совпадение между моделированием и измерением по сравнению с моделью, описанной уравнениями 3 и 4.
В области 4 отклонение между данными измерения и характеристикой кривая заметна. Это связано с эффектами сжатия, не учитываемыми в простой модели.
Рис. 5. Характеристическая кривая шума микросхемы микшера HDR MAX9994 в зависимости от уровня ВЧ. Выделены различные области кривой и доминирующие участники. Смеситель приема предназначен для блокирующих уровней на прямолинейном участке кривой.
Понижающий преобразователь MAX9994 имеет пассивный смеситель в каскаде с усилителем ПЧ. Понижающий преобразователь рассчитан на номинальное усиление 8,5 дБ, NF = 9,5 дБ, P1-дБ = 13 дБм и потребляет 220 мА постоянного тока. Входная точка пересечения (IP3) номинально составляет от 26 дБм до 27 дБм. Деградацию SNR в условиях блокировки можно измерить с помощью установки, описанной в нашей статье 9.0103 Microwave Journal статья [4]. SNR в /SNR на выходе с уровнем блокировки 5 дБм составляет 19 дБ. Это отмечается путем измерения минимального уровня шума на выходе преобразованного с понижением частоты сигнала в условиях блокировки.
Эта точка находится прямо на кривой L = -160 дБн/Гц на рисунке 5. Эта область идеальна для характеристики шума гетеродина ( L ), поскольку шум буферного усилителя вносит основной вклад в кумулятивное ухудшение ОСШ, а тепловое шум можно не учитывать как приближение первого порядка. Мы можем перепроверить шум гетеродина из-за деградации SNR 19.дБ. Относя шум к входу, имеем Ni = -174 + 19 = -155 дБм/Гц. Поскольку используемый блокирующий уровень равен 5 дБм (Si), отношение сигнал/шум 90 103 L 90 104 = -160 дБн/Гц.
Корпус трансмиттера
В MAX2039 используется смеситель на пассивных полевых транзисторах с тем же буфером гетеродина, что и в MAX9994. Усилитель ПЧ MAX9994 зашунтирован внутри. ИС может использоваться как повышающий или понижающий преобразователь. Потери преобразования (L c ) составляют 7,0 дБ в обоих случаях. IP3 составляет 34,5 дБм в качестве преобразователя с понижением частоты и 33,5 дБм в качестве преобразователя с повышением частоты.
При использовании в качестве преобразователя с повышением частоты тот же параметр шума гетеродина, определяемый измерениями приемника в «секции приемника», должен также определять минимальный уровень широкополосного выходного шума на ВЧ-порте. Чтобы это было правдой, взаимное смешивание шума буферного усилителя гетеродина ( L ) с входным ВЧ-блокировщиком в понижающем преобразователе должно быть таким же, как взаимное смешивание сигнала ПЧ с шумом ( L ), который заканчивается в порту передачи ВЧ. Если L можно измерить в MAX9994, который использует тот же пассивный смеситель и буферный усилитель, что и MAX2039, то мы сможем использовать те же L для вывода широкополосного шума передачи MAX2039. Наша цель состоит в том, чтобы использовать L , как определено измерением приема, чтобы вывести шум передачи и проверить шум передачи измерением.
При наличии блокиратора на участке 3 характеристики, скажем, P rf = 5dBm, усилитель ПЧ не компрессируется. Уровень шума на выходе пассивного смесителя в MAX9994 высок (P в – L c + L = 5 – 7 + 160 = -158 дБм/Гц) по сравнению с входным шумом Усилитель ПЧ (2,5 – 174 дБм/Гц). Этот шум просто усиливается усилителем ПЧ и попадает на выход MAX9994. Таким образом, измерение шума гетеродина части пассивного смесителя MAX9994 не мешает усилителю ПЧ.
Используя шум гетеродина, L = 160 дБн/Гц, определенный при работе пассивного смесителя в режиме приема, и потери преобразования, L c смесителя, можно получить следующее для передатчика. Для входного уровня сигнала ПЧ 10 дБм мы имеем РЧ-сигнал 3,0 дБм на выходе с минимальным шумом 3 – 160 = -157 дБм/Гц. Минимальный уровень шума при усилении внешним радиочастотным усилением в установке на 22,0 дБ должен давать N из 9.0119 = -135 дБм/Гц. Установка измерения в рис. 6 подтверждает это. Следовательно, мы можем использовать один параметр L (дБн/Гц), полученный при измерении шума блокировки, описанном в [4], для определения минимального уровня шума передачи.
Рис. 6. Экспериментальная установка для измерения выходного ВЧ-шума повышающего преобразователя.
Заключение
Мы рассмотрели влияние шума гетеродина на смесители приема и передачи базовой станции. В частности, измерение SNR гетеродина на обратных полевых транзисторах и смесителях с диодным сердечником, управляемых каскадами буферных усилителей, дает
- Деградация SNR (снижение чувствительности) приемника с преобразованием с понижением частоты в условиях блокировки, и
- Определяет минимальный уровень шума на выходе ВЧ при работе в качестве преобразователя с повышением частоты.
Библиография
- Смесители частот, уровень 17. (Доступно на сайте www.minicircuits.com)
- Х. Вольмут и В.