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(1)问题来源
今天课程的小朋友发微信,问了一条笔试题。
题目是这样的:
某接收机链路G=40dB,OIP3=30dBm,NF=1dB,接收载波带宽20MHz/解调门限2dB;外部双音干扰信号功率-40dBm/tone,互为灵敏度为()dBm。
(A) -93
(B) -100
(C) -97
(D) -95
我看到这道题目的时候,说实话,我第一反应是,现在校招的笔试题都要求这么高的了么?
反正换成14年前参加校招的我,肯定是答不出来的;换成10年前只做过低噪放的设计的我,也还是答不出来的。
虽说那道题底层用到的知识点,书上是有的,但是把知识点关联起来,还是需要契机的。
说回那道题,它其实已经很接近实际接收机设计中指标计算了,不过稍稍简化了一下,没有涉及相位噪声的影响。
要把这道题解出来,需要了解三个知识点:
灵敏度的计算公式
三阶互调截点与互调产物的关系
三阶互调产生的互调产物会影响接收机灵敏度
(2) 先说灵敏度
灵敏度的计算,主要是基于噪声系数的定义。
稍微变换一下上式,即可得到:
在题目中,已经告知了NF,解调门限和载波带宽(我理解就是信道带宽),所以可以计算没有干扰信号时,接收机的灵敏度。
计算的过程中,要注意dB值和线性值的兑换。
(3) 三阶互调截点和互调分量的关系
然后计算一下下面的问题,当干扰信号功率为-40dBm/tone,链路的OIP3=30dBm时,那产生的互调分量的幅度是多少?
这是输出端的互调分量的幅度,但是在分析这些互调分量对整个系统的影响的时候,把它去等效到输入端,会比较方便。
虽然有时候这比较难以理解,因为明明是在输出端才有的东西,你为啥非要等效到输入端去,但是确实对指标估算很有帮助,因为这可以让你不用再考虑增益的影响。
就像噪声系数一样,虽然噪声是在输出端的,但是我们都统一到输入端进行比较。如果看输出端的噪声的话,是无法看出链路实际噪声性能的,因为还有增益这个因素的影响。
等效到输入端的互调分量的幅度为-100dBm。
(4) 那这个互调分量怎么影响灵敏度呢?
这里还是用到等效的概念。
如果没有干扰的时候,输出端的噪声等效到输入端为:
所以等效到输入端的互调分量为-100dBm,等效到输入端的噪声也为-100dBm,两者叠加,功率翻倍,增加3dB。
因此,可以等效认为NF增加了3dB,这样就相当于灵敏度恶化了3dB。
而如上面所计算的,没干扰信号时的灵敏度为-98dBm,所以如题所示的互调干扰时,灵敏度为-95dBm。
(5)五月天的美好
这样计算下来的话,答案应该选D。
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每个分指标的计算后面,都跟着一个仿真验证。所有指标都分配完了以后,还会有一个整体链路的仿真。
整体链路仿真,还分单音时候的验证+调制信号的验证;ADS仿完,再用SystemVue走一遍。
这些仿真步骤,该采用什么模板,各个参数该怎么设置,该用什么等价标准来判断,都是我花了很长时间探索,才联通起来的。
我觉得大概率是全网独一份,因为这些都是我结合软件自带的help文件和模板,再结合项目,一点一点探索出来的,有很多自己的想法在里面。
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