第二講了解接收機(jī)

1、第二講 了解接收機(jī)2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)課目內(nèi)容與要求：課目內(nèi)容與要求：與接收機(jī)有關(guān)的基本定義與接收機(jī)有關(guān)的基本定義接收機(jī)組成及模塊功能接收機(jī)組成及模塊功能微帶線與微帶電路微帶線與微帶電路重點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)：與難點(diǎn)：噪聲系數(shù)、靈敏度、接收機(jī)組成噪聲系數(shù)、靈敏度、接收機(jī)組成無雜散動(dòng)態(tài)范圍無雜散動(dòng)態(tài)范圍2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)接收機(jī)無處不在接收機(jī)無處不在n手機(jī)來電時(shí)，計(jì)算機(jī)音箱為什么出現(xiàn)雜音？手機(jī)來電時(shí)，計(jì)算機(jī)音箱為什么出現(xiàn)雜音？n會(huì)議場所里為什么手機(jī)沒法使用了？會(huì)議場所里為什么手機(jī)沒法使用了？n飛機(jī)和導(dǎo)彈，雷達(dá)更容易發(fā)現(xiàn)哪個(gè)？飛機(jī)和導(dǎo)彈，雷達(dá)更容易發(fā)現(xiàn)哪個(gè)？n隱身武器為什么會(huì)壓縮雷達(dá)警戒距

2、離？隱身武器為什么會(huì)壓縮雷達(dá)警戒距離？2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義1 1、噪聲系數(shù)、噪聲系數(shù)很顯然，輸出信號(hào)惡化了很顯然，輸出信號(hào)惡化了2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義1 1、噪聲系數(shù)、噪聲系數(shù)輸入信噪比：輸入信噪比：/ininSN輸出信噪比：輸出信噪比：/outoutSN噪聲系數(shù)：輸入信噪比與輸出信噪比的比值。噪聲系數(shù)：輸入信噪比與輸出信噪比的比值。/ininoutoutSNFSN接收機(jī)在放大輸入信號(hào)和噪聲（外部噪聲）的同時(shí)，接收機(jī)在放大輸入信號(hào)和噪聲（外部噪聲）的同時(shí)，總會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲（內(nèi)部噪聲），所以總會(huì)產(chǎn)生額外的噪聲（內(nèi)部噪聲），所以噪聲系

3、數(shù)噪聲系數(shù)總大于總大于1 1。注意：噪聲系數(shù)是和溫度相關(guān)的注意：噪聲系數(shù)是和溫度相關(guān)的。2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義1 1、噪聲系數(shù)、噪聲系數(shù)基底噪聲（基底噪聲（Noise Floor)Noise Floor)：輸入信噪比為：輸入信噪比為0dB0dB時(shí)，時(shí)，接收機(jī)能夠感知的最小信號(hào)強(qiáng)度。接收機(jī)能夠感知的最小信號(hào)強(qiáng)度。2301.38 10290 1174kT BdBm 174 10logtdBFBF 靈敏度：給定接收機(jī)解調(diào)器前要求的靈敏度：給定接收機(jī)解調(diào)器前要求的輸出信噪比輸出信噪比的的條件下，接收機(jī)所能檢測到的最低輸入信號(hào)電平。條件下，接收機(jī)所能檢測到的最低輸入信號(hào)電平

4、。靈敏度靈敏度= =底噪底噪+ +輸出信噪比輸出信噪比最小可檢測信號(hào)（最小可檢測信號(hào)（MDSMDS）：在確定的接收機(jī)噪聲系）：在確定的接收機(jī)噪聲系數(shù)和中頻帶寬的前提下，比等效噪聲功率大數(shù)和中頻帶寬的前提下，比等效噪聲功率大3dB3dB的功的功率（或電平）值。率（或電平）值。 MDS=FMDS=Ft t+3dBm+3dBm2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義2 2、最大作用距離（、最大作用距離（FriisFriis傳輸方程）傳輸方程）接收功率：接收功率：20244ttrrDerPGGPSAR接收功率密度接收功率密度有效接收面積有效接收面積最大作用距離：最大作用距離：20max2,

5、min4ttrinPGGRkS效率因子效率因子靈敏度靈敏度2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義2 2、最大作用距離（、最大作用距離（FriisFriis傳輸方程）傳輸方程）例：發(fā)射機(jī)頻率為例：發(fā)射機(jī)頻率為2 2GHzGHz。00.15 ,10,1ttmGdBPW最大作用距離最大作用距離 23max2121 10 100.151119 10410Rm 接收機(jī)接收機(jī)12,min10,9010,1rinGdBSdBmWk 思考：頻率、功率、靈敏度、目標(biāo)反射截面積與最思考：頻率、功率、靈敏度、目標(biāo)反射截面積與最大作用距離的關(guān)系。雷達(dá)為什么要選擇微波頻率？大作用距離的關(guān)系。雷達(dá)為什么要選

6、擇微波頻率？2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義3 3、動(dòng)態(tài)范圍（、動(dòng)態(tài)范圍（D Dynamic Range）接收機(jī)（或有源器件）接收機(jī)（或有源器件）動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍允許輸入的允許輸入的最大輸入電平最大輸入電平（S Sin,maxin,max) )允許輸入的允許輸入的最小輸入電平最小輸入電平（S Sin,minin,min) )影響影響最小輸入電平最小輸入電平的因素：的因素：基底噪聲基底噪聲影響影響最大輸入電平最大輸入電平的因素：的因素：非線性失真非線性失真2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義3 3、動(dòng)態(tài)范圍（、動(dòng)態(tài)范圍（D Dynamic Range）線性動(dòng)態(tài)

7、范圍（線性動(dòng)態(tài)范圍（DRDRl l）S Sin,maxin,max:1dB:1dB壓縮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電平壓縮點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電平P P1,dBc1,dBc。S Sin,minin,min: :靈敏度（或基底噪聲）靈敏度（或基底噪聲）2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義3 3、動(dòng)態(tài)范圍（、動(dòng)態(tài)范圍（D Dynamic Range）無雜散動(dòng)態(tài)范圍（無雜散動(dòng)態(tài)范圍（DRDRf f）S Sin,maxin,max: :S Sin,minin,min: :靈敏度或基底靈敏度或基底噪聲噪聲此輸入信號(hào)在輸出端引起的三階互調(diào)失此輸入信號(hào)在輸出端引起的三階互調(diào)失真分量真分量(OIP3(OIP3）折合到

8、輸入端恰好等于）折合到輸入端恰好等于基底噪聲基底噪聲3tpOIPFG2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義（本頁選講）（本頁選講）3 3、動(dòng)態(tài)范圍（、動(dòng)態(tài)范圍（D Dynamic Range）無雜散動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)計(jì)算公式推導(dǎo)：無雜散動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)計(jì)算公式推導(dǎo)：求求無雜散動(dòng)態(tài)范圍定義中的無雜散動(dòng)態(tài)范圍定義中的：,maxinP由于由于1oPinPG P333oPinPG P當(dāng)當(dāng) 時(shí)3inPIIP31ooPP 323()PPGGIIP3333,max,max23()PoPininGPG PPIIP根據(jù)定義根據(jù)定義3otPPFGtPFG323max,)(tinFIIPP2 2 了解接收機(jī)了解

9、接收機(jī)一、基本定義一、基本定義3 3、動(dòng)態(tài)范圍（、動(dòng)態(tài)范圍（D Dynamic Range）無雜散動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算式：無雜散動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算式：最小輸入電平取基底噪聲：最小輸入電平取基底噪聲：,min()()intPdBmF dBm以以dBdB表示的公式表示的公式3223ftDRdBIIP dBmF dBm注意：對(duì)低噪聲放大器、混頻器等小信號(hào)有源器件注意：對(duì)低噪聲放大器、混頻器等小信號(hào)有源器件一般采用無一般采用無雜散雜散動(dòng)態(tài)范圍；動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)功率放大器等大信號(hào)有源器件采用線性動(dòng)對(duì)功率放大器等大信號(hào)有源器件采用線性動(dòng)態(tài)范圍。態(tài)范圍。2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)一、基本定義一、基本定義3 3、動(dòng)態(tài)范圍（、

10、動(dòng)態(tài)范圍（D Dynamic Range）例：帶寬為例：帶寬為30MHz30MHz的放大器，增益為的放大器，增益為30dB30dB，噪聲系，噪聲系數(shù)為數(shù)為6dB6dB，輸出信噪比為，輸出信噪比為12dB12dB，1dB1dB壓縮點(diǎn)為壓縮點(diǎn)為15dBm15dBm，輸，輸入三階截點(diǎn)為入三階截點(diǎn)為-15dBm-15dBm。計(jì)算基底噪聲、靈敏度、最小。計(jì)算基底噪聲、靈敏度、最小檢測信號(hào)、線性動(dòng)態(tài)范圍、無雜散動(dòng)態(tài)范圍。檢測信號(hào)、線性動(dòng)態(tài)范圍、無雜散動(dòng)態(tài)范圍。()174 10log()174 75 693tF dBmB F dBdBm ,min931281intoutPFSNRdBmdBdBm 39339

11、0intMDSFdBmdBmdBmdBm 1,() 15( 9330)78ldBctpDRPFGdBmdBmdBdBm 22232( 15) ( 93)4233ftDRIIPFdBmdBm 2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)1 1、超外差式接收機(jī)超外差式接收機(jī) 變頻器變頻器功能：將接收到的射頻功能：將接收到的射頻不失真不失真的降低為一個(gè)的降低為一個(gè)固定固定的中頻的中頻IF關(guān)鍵部件：關(guān)鍵部件：混頻器混頻器變頻特點(diǎn)：變頻特點(diǎn)： 頻率降低頻率降低 頻譜結(jié)構(gòu)不變頻譜結(jié)構(gòu)不變 基本結(jié)構(gòu)方案基本結(jié)構(gòu)方案IF2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)1 1

12、、超外差式接收機(jī)超外差式接收機(jī) 中頻選中頻選擇原則擇原則IIII中頻采用中頻采用低低中頻值，利于提取有用信道，抑中頻值，利于提取有用信道，抑制鄰道干擾制鄰道干擾I I中頻采用中頻采用高高中頻值，以提高鏡象頻率抗拒比中頻值，以提高鏡象頻率抗拒比射頻濾波器射頻濾波器I I中頻濾波器中頻濾波器II中頻濾波器二次變頻方案二次變頻方案2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)1 1、超外差式接收機(jī)超外差式接收機(jī) 881RFfMHz145IFfMHz2455IFfKHz188145926LOfMHz2450.45544.545LOfMHz二次混頻超外差接收機(jī)實(shí)例二次混頻超外差接收機(jī)實(shí)

13、例2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)2 2、零中頻、零中頻接收機(jī)接收機(jī) LORF0IF方案優(yōu)點(diǎn)： 不存在鏡像頻率，無鏡頻信號(hào)干擾 可用低通濾波器選擇信道 易解決匹配、線性動(dòng)態(tài)范圍等問題2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)2 2、零中頻、零中頻接收機(jī)接收機(jī) 典型移動(dòng)電話框圖典型移動(dòng)電話框圖2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)二、典型接收機(jī)結(jié)構(gòu)2 2、零中頻、零中頻接收機(jī)接收機(jī) 典型移動(dòng)電話系統(tǒng)典型移動(dòng)電話系統(tǒng)2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)三、微帶線與微帶電路三、微帶線與微帶電路1 1、微帶線基本概念、微帶線基本概念微帶線是射頻微帶線是射頻/ /微波電路的重要組成部分，提供微波電路的重要組成部分，提供給器件一個(gè)合適的支架。給器件一個(gè)合適的支架。微帶線可構(gòu)成電容、電感、濾波器、耦合器等微帶線可構(gòu)成電容、電感、濾波器、耦合器等無源器件無源器件介質(zhì)介質(zhì)接地平面接地平面導(dǎo)體帶條導(dǎo)體帶條2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)三、微帶線與微帶電路三、微帶線與微帶電路2 2、微帶線應(yīng)用、微帶線應(yīng)用微帶線構(gòu)成濾波器微帶線構(gòu)成濾波器微帶線構(gòu)成耦合器微帶線構(gòu)成耦合器微帶線構(gòu)成電容微帶線構(gòu)成電容2 2 了解接收機(jī)了解接收機(jī)三、微帶線與微帶電路三、微帶線與微帶電路