VHFUHF波段接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍問(wèn)題研究

1、    VHF/UHF波段接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍問(wèn)題研究引言目前覆蓋甚高頻(VHF，頻率范圍30300MHz)和1GHz以下的特高頻(UHF，頻率范圍300MHz3GHz)波段的無(wú)線(xiàn)圖像接收設(shè)備，諸如數(shù)字機(jī)頂盒(STB)多采用數(shù)字中頻接收方式。與傳統(tǒng)超外差式接收設(shè)備相比，數(shù)字中頻接收設(shè)備(DIFR)是對(duì)中頻信號(hào)直接采樣，然后在數(shù)字部分實(shí)現(xiàn)下變頻、濾波、解擴(kuò)、解調(diào)、信號(hào)識(shí)別和信息提取等功能，為了發(fā)揮DIFR強(qiáng)大的軟件無(wú)線(xiàn)電功能，并使其能在復(fù)雜電磁環(huán)境中或電子干擾環(huán)境中可靠通信，要求DIFR必須具有寬引言    目前覆蓋甚高頻(VHF，

2、頻率范圍30300MHz)和1 GHz以下的特高頻(UHF，頻率范圍300 MHz3 GHz)波段的無(wú)線(xiàn)圖像接收設(shè)備，諸如數(shù)字機(jī)頂盒(STB)多采用數(shù)字中頻接收方式。與傳統(tǒng)超外差式接收設(shè)備相比，數(shù)字中頻接收設(shè)備(DIFR)是對(duì)中頻信號(hào)直接采樣，然后在數(shù)字部分實(shí)現(xiàn)下變頻、濾波、解擴(kuò)、解調(diào)、信號(hào)識(shí)別和信息提取等功能，為了發(fā)揮DIFR強(qiáng)大的軟件無(wú)線(xiàn)電功能，并使其能在復(fù)雜電磁環(huán)境中或電子干擾環(huán)境中可靠通信，要求DIFR必須具有寬帶和大動(dòng)態(tài)工作能力。    射頻模擬前端(RFAF)和對(duì)模擬中頻信號(hào)進(jìn)行帶寬采樣的AD轉(zhuǎn)換器是DIFR的關(guān)鍵部分，在很大程度上制約著DIFR的動(dòng)態(tài)

3、范圍指標(biāo)。文中針對(duì)多射頻接收鏈路的數(shù)字機(jī)頂盒設(shè)備，以常規(guī)RFAF模型對(duì)其調(diào)諧器(Tuner)模塊仿真，分析出影響其瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍的因素之一是射頻自動(dòng)增益控制(RF AGC)電路的增益步長(zhǎng)，并通過(guò)對(duì)模型的分析及優(yōu)化，再次仿真，分析出數(shù)字機(jī)頂盒設(shè)備中的中頻自動(dòng)增益控制(IFAGC)電路能夠緩解由RF AGC電路引起的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍波動(dòng)變化。2 動(dòng)態(tài)范圍分析21 廣義動(dòng)態(tài)范圍定義    接收設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍表示接收設(shè)備正常工作時(shí)所允許的輸入信號(hào)強(qiáng)度范圍。動(dòng)態(tài)范圍(D)可定義為：   式中，PRF_max為最大輸入信號(hào)功率，PRF_min為最小可辨

4、信號(hào)功率，單位為dBm。    在實(shí)際應(yīng)用中，常把接收機(jī)靈敏度作為接收設(shè)備的最小可辨信號(hào)功率PRF_min，但是，接收機(jī)靈敏度并不是一個(gè)基本量。由于數(shù)字中頻解調(diào)端接收信號(hào)的調(diào)制方式不同，要求數(shù)字中頻信號(hào)有不同的最小信噪比以滿(mǎn)足正常解調(diào)，同時(shí)，常溫下由中頻信號(hào)帶寬決定的噪聲底限(簡(jiǎn)稱(chēng)噪底)、RFAF的噪聲系數(shù)NF以及A/D轉(zhuǎn)換器帶寬采樣的增益也對(duì)靈敏度有一定的影響，這些因素與接收機(jī)靈敏度之間的關(guān)系為：   式中，-174 dBm+10logB為接收設(shè)備的噪底，10log(f/2B)為A/D轉(zhuǎn)換器帶寬采樣增益；B為中頻信號(hào)帶寬，單位是：H

5、z；S為接收設(shè)備的靈敏度，單位是dBm；NF為噪聲系數(shù)；SNRADC_min為數(shù)字中頻解調(diào)端期望的最小信噪比；fs為中頻采樣速率；此時(shí)，最大可輸入信號(hào)PRF_max是指接收設(shè)備可接收的最大不阻塞信號(hào)，主要由RFAF的增益G和AD轉(zhuǎn)換器的滿(mǎn)度輸入功率PF確定，其關(guān)系表示為：   22 瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍與擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍    由于A(yíng)GC技術(shù)在數(shù)字中頻接收機(jī)RFAF中的使用，RFAF的增益會(huì)隨著天線(xiàn)接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)RFAF的增益G和噪聲系數(shù)NF確定時(shí)，輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍被稱(chēng)為瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍P_TD。    根據(jù)式(2)和式(3)可知，當(dāng)RFAF的增益G和噪聲系數(shù)NF改變時(shí)，系統(tǒng)最大可接收信號(hào)功率和靈敏度也會(huì)產(chǎn)生一定的變化，即隨著RFAF增益的變化，瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行“搬移”。因此，擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍P_WD可被理解為瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍P_TD“搬移”后的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。3 調(diào)諧器電路結(jié)構(gòu)及仿真    調(diào)諧器作為數(shù)字機(jī)頂盒設(shè)備的射頻模擬前端，其基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于整合3個(gè)單射頻接收鏈路，并且由專(zhuān)用的PLL控制電路控制。調(diào)諧器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。    與文獻(xiàn)4中提出的單射頻接收鏈路模型(如圖2)近似，