图文详解数字接收机的应用设计

本文介绍了设计一个数字广播接收机的基础知识。有许多新的数据转换器和无线技术的发展，复杂的接收机设计大大简化。本文试图解释如何计算这种接收机的灵敏度和选择性。它不是一种详尽的论述，而是一种对这种设计中涉及的许多技术和计算的入门。

许多无线电设计和架构的进步现在允许快速变化无线电领域的设计。这些变化允许减少规模、成本、复杂性和提高制造使用数字组件替换不可靠和精确地模拟组件。要实现这一目标，许多先进的半导体设计和制造要求，在过去的几年里取得成果。其中一些进展包括更好的集成搅拌机，LNA、改善看到过滤器、低成本高性能adc和可编程数字调谐器和过滤器。

数字接收机是什么？

传统上，无线电已经被认为是“盒子”，连接到天线和背后的一切，然而，许多系统设计划分为两个独立的子系统。广播和数字处理器。分割，收音机的目的是下转换和过滤所需的信号，然后数字化信息。同样，数字处理器的目的是将数字化数据，提取出所需的信息。

需要理解很重要的一点是，数字接收机不一样的数字无线电（调制）。事实上，数字接收机将做一个出色的工作在接收AM和FM等任何模拟信号。数字接收机可以接收任何类型的调制包括任何模拟或数字调制标准。此外，由于数字处理器的核心是一个数字信号处理器（DSP），这使得整个无线电接收机本身的许多方面是通过软件控制。因此，这些需求方可以重组与升级或新功能在客户细分的基础上，所有使用相同的硬件。然而，这本身是一个完整的讨论，而不是本文的重点。

本文的重点是收音机以及如何预测/设计性能。将讨论下列主题：

1. 可用的噪声功率
2. 级联噪声图
3. 图和adc噪声
4. 转换增益和敏感性
5. ADC虚假信号和高频振动
6. 三阶截点
7. ADC时钟抖动
8. 相位噪声
9. IP3的射频部分 

单载波和基于

有两种基本类型的收音机正在讨论。第一个被称为单载波和第二个基于接收机它们的名字所暗示的明显，但是其功能可能不是完全清楚。单载波接收机是一种传统的无线电接收机中选择性的模拟滤波器如果阶段。基于接收者进程内的所有信号频带与一个射频/模拟地带和派生选择性数字滤波器中遵循模拟到数字转换器。这样一个接收器的好处是，在应用程序与多个接收器调节到不同的频率在同一个乐队可以实现更小的系统设计和降低成本，由于消除了冗余电路。一个典型的应用程序是一个细胞/无线本地环路系统基站。另一个应用程序可以监视接收器通常使用扫描器监视多个频率。这个应用程序允许同时监测的频率而不需要顺序扫描。

典型的单载波接收机

典型的基于接收机

实现一个数字广播接收机的好处

之前的详细讨论设计一个数字广播接收机进行了讨论，需要讨论的一些技术的好处。包括过采样、处理增益，采样、频率规划/刺激位置。这些提供技术优势与传统无线电接收机设计不可以实现的。

在采样和处理增益

奈奎斯特准则细密地决定了任何给定信号所需的采样率。很多时候，奈奎斯特率是援引的采样率最高频率分量的两倍。这意味着如果抽样程序在70 MHz，采样率140 m / s的一个需要。如果我们的信号只占5 MHz约70 MHz，然后抽样140议员是浪费。相反，奈奎斯特要求采样信号的两倍 带宽的信号。因此，如果我们的信号带宽5 MHz，然后抽样10 MHz是足够的。任何超出这叫做取样。过采样是一个非常重要的功能，因为它允许一个有效的接收信噪比增益在数字域。

在对比抽样抽样下的行为。在抽样的抽样频率远低于一半的实际信号频率采样（请参阅下面的部分）。因此，它是可能的过采样，采样同时自定义对带宽和另一个频率的兴趣。

在任何数字化过程中，信号采样的速度，噪声越低地板因为噪音分散到更多的频率。总集成噪声频率保持不变，但现在分散到更多的好处如果ADC后跟一个数字滤波器。噪声地板遵循方程：

这个方程表示转换器的量化噪声水平，显示了噪音和FS样本率之间的关系。因此每次采样率翻倍，有效的噪声层提高了3 dB ！

数字滤波的作用是去除所有不必要的噪声和伪信号，只留下如下所示数据所需的信号。

典型的数字滤波前ADC频谱

典型的数字滤波后ADC频谱

可以大大提高信噪比的ADC如上图中所示。事实上，信噪比可以提高通过以下方程：

如图所示，比率越大采样率和信号带宽、处理增益越高。事实上，涨幅高达30 dB是可以实现的。