本振相位噪声对宽带接收机噪声系数的影响本振相位噪声对宽带接收机噪声系数的影响
基于宽带接收机中不同相位噪声的宽带本振对接收噪声系数的影响分析,通过不同相位噪声的宽带本振对混频
器变频噪声系数的测试与对比,得出混频器中频信号相位噪声主要由本振相位噪声决定,变频噪声系数的恶化
主要由宽带本振500 kHz外的远端噪声恶化所引起的结论。结合宽带接收机前段增益与变频噪声对接收链路噪声
系数的仿真计算,灵敏度越高的宽带接收机对本振远端相位噪声恶化越敏感。对于高灵敏度的宽带接收机,为
了避免宽带本振相位噪声引起链路噪声系数恶化,宽带接收前端在混频之前的增益需要大于25 dB。
0 引言引言
超外差接收机由于其高频率分辨率、高接收灵敏度、大接收动态范围和中频信号幅度相位失真小等优点广泛应用于现代通
信和雷达侦测设备中。宽带超外差接收机采用宽带变频本振,将接收的射频信号通过两次或多次混频变换到固定的中频信号,
再实现信号的分析和处理
[1]
。整个接收电路中宽带本振信号是超外差接收机的核心部件之一,本振信号的相位噪声和杂散干扰
将通过混频器的频率非线性变换叠加到中频信号上,使接收信号相位产生畸变,对于利用了接收信号相位信息进行信号目标特
征参数的信号处理和系统指标,相位噪声的恶化将产生重大影响。如PSK
[2]
、GMSK
[3]
、QAM
[4]
信号的解调误码率,将随信号
相位噪声的恶化而增加;频率分辨率、测距和测速、时差定位等系统性能
[5-6]
也将降低。此外本振的相位噪声还会影响接收机
输出端的最小可检测信噪比SNR
[7]
,恶化接收机的噪声系数,影响系统接收灵敏度。
本文首先介绍了相位噪声基本理论,对接收链路和本振电路相位噪声进行了分析,根据不同相位噪声对变频噪声系数的影
响,分析了本振相位噪声对接收噪声系数的影响机理。根据噪声系数级联仿真,得出宽带接收机适应不同宽带本振源相位噪声
的设计要求,并根据结论要求设计了一种通用的0.2 GHz~12 GHz的超外差宽带接收机,验证了接收信道对在60 kHz处相位
噪声相差30 dB的两种宽带本振信号,链路噪声系数对本振恶化的适应能力。
1 相位噪声基本理论相位噪声基本理论
1.1 相位噪声含义相位噪声含义
越来越多的文献证明
[8]
,一个瞬态频率源利用贝塞尔函数和三角函数,最终可以表达为:
式(1)表明,信号由载频w0和载频调制分量组成,每个分量的大小取决于调制幅度指数θ
m
对应的贝塞尔函数的值。调制正弦
信号功率谱如图1所示。