接收灵敏度和噪声系数.ppt

接受灵敏度 接受灵敏度，指的是在SNR 能接受的情况下，其接收机能接收到的最小讯号。 S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req NT0 ：噪声基底 BW：接收信号带宽 NF：接收机噪声系数 Eb/Nt_req：接收机的解调门限 第一项是所谓的热噪声，灵敏度会与温度有关，-174dBm/Hz 是指在常温25摄氏度时的热噪声。高温时热噪声会加大，导致灵敏度变差。反之，低温时热噪声会减小，导致灵敏度变好。 接收机的热噪声基底为： 其中K是波尔兹曼常数，K=1.38 10-23J/K；T0为标准噪声温度，T0=290K。 S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req 第三项NF是接收机系统的噪声系数，BW是系统的信道带宽。 S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req 在一定的误码率BER前提下，接收机接收到的信号应不低于接收机解调门限，接收机才能正确解调接收到的信号。接收机解调门限表示为Eb/Nt，是指每比特能量与噪声功率谱密度之比。 接收机解调门限的定义 Eb/Nt_req是有用信号平均比特能量与噪声和干扰功率谱密度的比值，又称为解调门限，是衡量数字调制和编码方式品质因素的标准。 Eb/Nt_req的值取决于该系统的调制方式和解调算法。 有以上可知道，NF越低，带宽越窄，解调门限越低，其灵敏度就越好。 S(dBm) = NT0(dBm) +10log(BW)+ NF(dB) + Eb/Nt_req 噪声系数 噪声系数衡量的是当一个讯号进入一个系统时，其输出讯号的SNR 下降多寡，也就是说其噪声对系统的危害程度，示意图与定义如下 :   接收机整体的噪声系数 可知，越前面的阶级，对于噪声系数的影响就越大   从天线到LNA，包含ASM、SAW Filter、以及接收路径走线，这三者的Loss总和，对于接收机整体的Noise Figure，有最大影响，若这边的Loss 多1 dB，则接收机整体的Noise Figure，就是直接增加1 dB，因此挑选ASM时，要尽量挑选Insertion Loss 较小的。 SAW Filter 可以抑制带外噪声，因此原则上须在LNA 输入端，添加SAW Filter，避免带外噪声劣化接收机整体性能。 假设SAW Filter 的Insertion Loss 为1 dB，LNA 的Gain 为 10 dB，若将SAW Filter 摆放在LNA 之前，则接收机整体的Noise Figure，便是直接增加1 dB，但若放在LNA 之后，则接收机整体的Noise Figure，只增加了1/10 = 0.1 dB 在Layout 时，其接收路径走线尽可能短，线宽尽可能宽，这样才能将其Insertion Loss 降低，甚至必要时，可以将走线下层的GND 挖空，如此便可以在阻抗不变的情况下，进一步拓展线宽，使其Insertion Loss 更为降低 LNA 输入端的Loss，除了Insertion Loss，也包含了Mismatch Loss，因此之所以做接收路径的匹配，主要也是为了降低Mismatch Loss，以便进一步降低Noise Figure，达到提升灵敏度之效。 带宽 由前述灵敏度公式可知，其灵敏度与带宽有关，带宽越宽，其灵敏度就越差。WCDMA 的带宽为5 MHz，GSM 的带宽为200 KHz，因此理论上，WCDMA的灵敏度会较差，但实际上在量测时会发现，WCDMA 的灵敏度普遍都比GSM 来得好，而对于WCDMA 灵敏度的规范，也比GSM 的-102 dBm 来的严格。 这主要与WCDMA 的展频机制有关，WCDMA 为了使讯号不易被干扰与撷取，因此采用了展频技术。 由Shannon theorem 得知 当带宽拓展后，其信道容量也提升了，连带提高了Data Rate。另外，由于原始数据的Chip Rate，会在展频后大大提升，使得讯号会额外获得增益，进而再提高SNR，该增益称为处理增益，Processing Gain，GP。 R 是原始资料的Chip Rate，RC 是展频后的Chip Rate，R 与RC 分别为12.2Kbps 与3.84Mcps，带入上式   由上图可知，当WCDMA 的接收信号展频后，会额外再获得25dB 的Gain，提高SNR，进而提高灵敏度，因此虽然WCDMA 的带宽较宽，但实际上在量测时， 其灵敏度普遍都比GSM得好。 GPS接受灵敏度的计算 GPS 信号是从距地面20000km 的LEO（Low Earth Orbit，低轨道卫星）卫星上发送到地面上来的，其L1 频段（fL1=157