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1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程微波通信技术微波通信技术第第4章章 微波通信中的收微波通信中的收发技技术病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程主要内容主要内容基本知基本知识：微波工程常用：微波工程常用单位位和表示方法和表示方法无无线系系统体系构架体系构架系系统的非的非线性和性和补偿措施措施系系统的噪声和噪声系数的噪声和噪声系数系系统的灵敏度和的灵敏度和动态范范围微波收微波收发系系统的的实现微波收微波收发系系统中的中的频率源技率源技术设计实例例病原
2、体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程主要内容主要内容引言引言噪声的来源噪声的来源噪声噪声对微波通信系微波通信系统的影响的影响噪声系数的定噪声系数的定义级联系系统的噪声系数的噪声系数混混频器的噪声系数器的噪声系数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程引言引言在微波通信系在微波通信系统中，接收机要中，接收机要处理很微弱的信号，理很微弱的信号，但是但是组成系成系统的各个部分的附加噪声往往会淹没的各个部分的附加噪声往往会淹没这些微弱信号。些微弱信号。灵敏度、灵敏
3、度、BER、NF是表征系是表征系统处理微弱信号能力理微弱信号能力的系的系统参数，其中参数，其中NF具有独特的作用，它不具有独特的作用，它不仅可可以描述整个系以描述整个系统，也可以描述，也可以描述组成系成系统的各个部的各个部件。通件。通过控制各个部件的控制各个部件的NF及增益，即可确定整及增益，即可确定整个系个系统的的NF，从而根据系，从而根据系统带宽来确定系来确定系统的灵的灵敏度，敏度，进而确定系而确定系统的的BER。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程噪声对微波通信系统的影响噪声对微波通信系统的影响(1)病原体侵入机体
4、，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程噪声对微波通信系统的影响噪声对微波通信系统的影响(2)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程噪声的来源噪声的来源热噪声噪声导体内部体内部电子的子的热运运动和和电子器件中的子器件中的载流子的流子的不不规则运运动所所产生的噪声生的噪声.各种干各种干扰噪声噪声主要是由主要是由电波多径波多径传播、阻抗失配、播、阻抗失配、电源波源波动及及其它欣道的干其它欣道的干扰所所产生的噪声。生的噪声。波形失真波形失真传输设备的的线性失真与非性失真与非
5、线性失真所性失真所产生的噪声生的噪声外部噪声外部噪声外部外部设备的的电磁干磁干扰、各种雷、各种雷电和云和云层放放电所所辐射的射的电磁干磁干扰和宇宙和宇宙间其它星系其它星系辐射的射的电磁干磁干扰所所产生的噪声。生的噪声。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程热噪声的分析热噪声的分析噪声功率随噪声功率随带宽的减小而减小的减小而减小噪声功率随温度的降低而降低噪声功率随温度的降低而降低噪声功率公式噪声功率公式仅适适应于于1000GHz以下的以下的频率率病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁
6、殖，引起不同程度的病理生理过程噪声系数的定义噪声系数的定义1意意义：信号通信号通过二端口网二端口网络(放大器放大器)后，由于器件本后，由于器件本身身产生噪声，使信噪比生噪声，使信噪比变坏，使信噪比下降的坏，使信噪比下降的倍数就是倍数就是该器件的噪声系数。器件的噪声系数。输入端信噪比输出端信噪比病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程噪声系数的定义噪声系数的定义2输出端的噪声可分出端的噪声可分为两部分两部分由由进入系入系统的外部噪声造成的的外部噪声造成的 NinGa系系统的内部附加噪声的内部附加噪声NaPn=Na+NinGa病
7、原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Gain 20dBNF 10dBT =290KoN aNp=Na+Nin GNin at 290KImperfect Amplifier Degrades Signal to Noise Ratio NaNoise(in)x Gain N in GNoise(in)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程噪声系数的定义噪声系数的定义3利用等效噪声温度利用等效噪声温度将放大器自身将放大器自身产生的那部分噪声由其生的那部分
8、噪声由其输入端的入端的等效噪声温度等效噪声温度Te来表示来表示则Na=kTe fG同同样Nin=kT0 fGNF 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.5 2.0 3.0 4NF(dB)1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.23 1.259 1.413 1.585 1.995 2.512Te(K)6.82 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 120.9 171.3 291.6 442.9病原体侵入机体，消弱机体防御机
9、能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程有耗二端口网络的噪声系数有耗二端口网络的噪声系数我我们将有耗二端口网将有耗二端口网络视为无源有耗器件，如衰减无源有耗器件，如衰减器、有耗器、有耗传输线等等用用损耗因子耗因子L来表示，来表示，GA=1/L室温下室温下 F=L病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程(F1，G1)为第一第一级放大器的噪声系数和增益放大器的噪声系数和增益(F2，G2)为第二第二级放大器的噪声系数和增益放大器的噪声系数和增益F0为级联后的系后的系统噪声系数噪声系数级联系统
10、中的噪声系数级联系统中的噪声系数(1)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程级联系统中的噪声系数级联系统中的噪声系数(2)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程级联系统中的噪声系数级联系统中的噪声系数(3)对N级级联系统病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程噪声度量噪声度量定定义噪声度量噪声度量标准准若若Amp1（F1，G1），），Amp2（F2，G2）若若M1M2，则Amp2排在
11、排在Amp1前面，前面，F21F12若若M2M1，则Amp1排在排在Amp2前面，前面，F12F21病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Amp1 F=2,G=10dB,Amp2 F=2，G=20dB则M1=1.11111，M2=1.05，因此，因此Amp2排在排在Amp1的前面的前面F12=2+（2-1）/（1-10）=2.1F21=2+（2-1）/（1-100）=2.01例子病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第第1级级NF对系统的影响对系统的影
12、响应合理地分配各合理地分配各级电路的噪声系数和增益路的噪声系数和增益在一定条件下在一定条件下,系系统的噪声系数只取决于系的噪声系数只取决于系统的第的第1级电路的噪声系数路的噪声系数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程计算接收机的总噪声系数计算接收机的总噪声系数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程主要内容主要内容基本知基本知识：微波工程常用：微波工程常用单位位和表示方法和表示方法无无线系系统体系构架体系构架系系统的非的非线性和性和补偿措施措施系系统的
13、噪声和噪声系数的噪声和噪声系数系系统的灵敏度和的灵敏度和动态范范围微波收微波收发系系统的的实现微波收微波收发系系统中的中的频率源技率源技术设计实例例病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程主要内容主要内容灵敏度灵敏度灵敏度的定灵敏度的定义灵敏度的定量表示灵敏度的定量表示收信收信门限限电平平动态范范围动态范范围的定的定义动态范范围的定量表示的定量表示病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程灵敏度的定义灵敏度的定义在在给定接收机解定接收机解调器前所要求的器前所
14、要求的输出信噪出信噪比的条件下，接收机所能比的条件下，接收机所能检测的最低的最低输入入信号信号电平。平。灵敏度与所要求的信号灵敏度与所要求的信号质量即量即输出信噪比出信噪比有关，有关，还与接收机本身的噪声系数有关。与接收机本身的噪声系数有关。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 设接收机天接收机天线的等效噪声温度的等效噪声温度为Ta，接收机的噪声，接收机的噪声系数系数为F，功率增益，功率增益为G，带宽为B。设最低的可最低的可检测输入功率入功率电平平为Pin,min，则 Pin,min=Pout,min/G 其中其中Pou
15、t,min是是经接收机放大后接收机放大后对应的最低可的最低可检测 输出功率。出功率。接收机接收机输出出总噪声功率噪声功率灵敏度的定量表达式灵敏度的定量表达式(1)(1)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 No是天是天线噪声噪声经放大后的放大后的输出与接收机内部附加噪出与接收机内部附加噪声的声的总合，即合，即No=kBTaG+Na。Na可可视为等效噪声温度等效噪声温度为Te的天的天线噪声噪声电阻阻经放大放大后在接收机后在接收机输出端呈出端呈现的噪声功率，的噪声功率，Na=kBTeG 由噪声系数的定由噪声系数的定义，F=1
16、+Te/T0，Te=(F-1)T0 则No=kBTa+(F-1)T0G 而而 是所要求的最低是所要求的最低输出信噪比，因此灵出信噪比，因此灵敏度敏度为Pin,min=kBTa+(F-1)T0(SNR)o,min灵敏度的定量表达式灵敏度的定量表达式(2)(2)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程灵敏度的定量表达式灵敏度的定量表达式(3)(3)灵敏度用灵敏度用dB表示表示系系统的基底噪声的基底噪声F Ft t 当当Ta=T0=290K时，基底噪声，基底噪声为病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一
17、定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程灵敏度的定量表达式（灵敏度的定量表达式（4 4）结论：基底噪声与所要求的信噪比共同决定了基底噪声与所要求的信噪比共同决定了输入灵敏入灵敏度。系度。系统的噪声基底越大或者要求的噪声基底越大或者要求输出的信噪比出的信噪比越高（信号越高（信号质量越高），量越高），为保保证输出出质量所要量所要输入的信号最低入的信号最低电平越高，即灵敏度低。平越高，即灵敏度低。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程例例 一低噪声放大器的增益一低噪声放大器的增益为20dB，噪声系，噪声系数数为2dB，假，假设
18、其工作其工作带宽为100MHz，问：该LNA的的输出基底噪声是多少？出基底噪声是多少？病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程收信门限电平收信门限电平(1)(1)根据根据调制方式、制方式、传输速率、速率、BER门限限可确定通信系可确定通信系统的收信的收信门限限电平。平。过程如下：程如下：1.1.首先根据首先根据调制方式和制方式和BER门限，求出限，求出对应的理的理论归一化比特能量信噪比一化比特能量信噪比Eb/N0 MQAM相干解相干解调的的BER病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁
19、殖，引起不同程度的病理生理过程收信门限电平收信门限电平(2)(2)2.根据根据调制方式确定系制方式确定系统的的载噪比噪比C/N这里考里考虑的噪声是接收机的噪声是接收机输入端的入端的总的白噪声，包括的白噪声，包括接收机接收机输入匹配噪声入匹配噪声电阻供阻供给的及接收机本身的及接收机本身产生的生的热噪声功率之和。噪声功率之和。N0代表接收机代表接收机输入端入端单边带噪声功率噪声功率谱密度。密度。对理想信道，可取理想信道，可取fs=B，对于基于基带具有余弦具有余弦滚降特性降特性的的频带传输系系统，B=（1+）.fs病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引
20、起不同程度的病理生理过程收信门限电平收信门限电平(3)(3)当当B=fs时，3.根据根据调制方式和制方式和传输速率确定等效噪声速率确定等效噪声带宽4.根据灵敏度的根据灵敏度的计算公式即可确定在某噪声系数下算公式即可确定在某噪声系数下的收信的收信门限限电平平病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程某通信系某通信系统的的调制方式制方式为64QAM调制，制，经相相干解干解调，BER与与归一化信噪比的关系一化信噪比的关系为 当系当系统BER=210-5，NF=2dB,通信速率通信速率为155Mbps时，系，系统的收信的收信门限限电平
21、？平？计算收信门限电平的例题计算收信门限电平的例题(1)(1)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程计算收信门限电平的例题计算收信门限电平的例题(2)(2)1）根据）根据BER与与Eb/N0的公式，当的公式，当BER=210-5时 Eb/N0=17.4dB，则C/N=Eb/N0+10log(log264)=17.4+7.8=25.2dB 2）等效噪声）等效噪声带宽 B=155106/log264=25.83106MHz 3）Prt=-114+2+10log(25.83)+25.2=72.6dBm 注意：如果不考注意：如果不
22、考虑余弦余弦滚降系数，可以直接利用降系数，可以直接利用Eb/N0、传输速率和噪声系数等参数速率和噪声系数等参数计算收信算收信门限限电平。平。Prt=-114+NF+10log(fb)(MHz)+Eb/N0病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程动态范围动态范围(1)(1)接收机（特接收机（特别是移是移动接收机）所接收的信号接收机）所接收的信号强弱弱是是变化的，通信系化的，通信系统的有效性取决于它的的有效性取决于它的动态范范围，即高性能地工作所能承受的信号，即高性能地工作所能承受的信号变化范化范围。动态范范围的下限是灵敏度，它
23、受到噪声基底的限的下限是灵敏度，它受到噪声基底的限制。当制。当输入信号太大入信号太大时，由于系，由于系统的非的非线性而性而产生了失真，生了失真，输出信噪比反而下降，因此出信噪比反而下降，因此动态范范围的上限由最大可接受的信号失真决定。的上限由最大可接受的信号失真决定。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程动态范围的定义动态范围的定义(2)(2)1)对功率放大器常用功率放大器常用线性性动态范范围的概念的概念(Linear dynamic range)。定定义为：产生生1dB压缩点的点的输入信号入信号电平与灵敏平与灵敏度或（或
24、噪声基底之比）度或（或噪声基底之比）2)对LNA和混和混频器器则常用无常用无杂散散动态范范围的概念的概念(SFDR)(Spurious-free dynamic range)，即下限，即下限输入信号入信号为灵敏度（或下限灵敏度（或下限为噪声基底），上限噪声基底），上限为在在输出端引起的三出端引起的三阶交交调失真分量失真分量Po3等于最小可等于最小可检测电平，折合到到平，折合到到输入端，恰好等于入端，恰好等于输入信号入信号为灵灵敏度（或下限敏度（或下限为噪声基底），噪声基底），即即Pin,max=Ft/GP。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起
25、不同程度的病理生理过程动态范围的定义动态范围的定义(3)(3)SFDR=Pin,max/Pin,min 1）根据噪声基底和根据噪声基底和SNRmin可以求出可以求出Pin,min 2）根据噪声基底和根据噪声基底和IIP3可以求出可以求出Pin,max病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程动态范围的定义动态范围的定义(4)(4)以灵敏度作以灵敏度作为下限定下限定义SFDR时，以噪声基底以噪声基底为下限定下限定义SFDR时，病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生
26、理过程例题例题 已知某接收机解已知某接收机解调前的射前的射频子系子系统的的噪声系数是的的噪声系数是NF=5dB，三，三阶交交调截截获点点为-10dBm,系系统的的带宽B=10MHz，天，天线的等效噪声温度的等效噪声温度为T0，解，解调器要求器要求输入的信噪比入的信噪比为SNRo,min为12dB，求此系，求此系统的无的无杂散散动态范范围。解 Ft=-174dBm/Hz+NF(dB)+10logB =-174+5+70=-99dBm病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程主要内容主要内容基本知基本知识：微波工程常用：微波工程常
27、用单位位和表示方法和表示方法无无线系系统体系构架体系构架系系统的非的非线性和性和补偿措施措施系系统的噪声和噪声系数的噪声和噪声系数系系统的灵敏度和的灵敏度和动态范范围微波收微波收发系系统的的实现微波收微波收发系系统中的中的频率源技率源技术设计实例例病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程微波收发系统的实现微波收发系统的实现对微波收微波收发系系统的要求的要求微波微波发射机的射机的实现发射机的主要技射机的主要技术指指标微波接收机的微波接收机的实现接收机的主要技接收机的主要技术指指标一些典型系一些典型系统的的实现框框图收收发系系统
28、中的关中的关键部件部件病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程微波收发系统的组成微波收发系统的组成数字数字I/QI/Q调制信号调制信号中频调制信号中频调制信号射频调制信号射频调制信号微波调制信号微波调制信号数字基带信号数字基带信号模拟模拟I/QI/Q调制信号调制信号本振本振CWCW信号信号本振本振CWCW信号信号病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程频分系统的射频框图频分系统的射频框图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定
29、部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程接收机和发射机的射频部分应解决的问题接收机和发射机的射频部分应解决的问题选用合适的用合适的调制与解制与解调方案方案接收机具有很好的接收机具有很好的频率率选择性和抗干性和抗干扰性能性能接收机具有高灵敏度和接收机具有高灵敏度和线性性动态范范围高效率的不失真的功率放大器高效率的不失真的功率放大器发射信号射信号对相相邻信道的干信道的干扰天天线双工器的双工器的损耗要小，隔离度度要高耗要小，隔离度度要高病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程发信机的射频主要技术指标发信机的射频主要技术指标发射射频
30、率率发射射频率准确度、率准确度、稳定度定度发射功率射功率发射机射机带宽发射机幅射机幅频特性特性杂散抑制度、散抑制度、谐波抑制度波抑制度非非线性指性指标（1dB压缩点、三点、三阶交交调）相位噪声相位噪声病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程发射频率发射频率无线电委员会的规划通信容量大小通信距离、大气吸收、雨衰设备复杂度、成本病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程频率准确度频率准确度=fx-f0f0频率源的率源的实际输出出频率率频率源的率源的标称称值频率准
31、确度：实际频率和标称值的差比标称值。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程发射功率发射功率链路路预算（通信距离、算（通信距离、频率、接收机灵敏度、收率、接收机灵敏度、收发天天线）衰落衰落储备功放效率和系功放效率和系统功耗要求功耗要求病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程发射机带宽发射机带宽图示为码速率为10Mbps的QPSK调制频谱频谱病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程发射机幅
32、频特性发射机幅频特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程杂散抑制度杂散抑制度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程谐波抑制度谐波抑制度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程非线性参数非线性参数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程相位噪声相位噪声来源来源oV(t)=A +E(t)sin 2 f t+(t)o真
33、实真实真实真实CW CW 信号信号信号信号WhereE(t)=random amplitude fluctuations(t)=random phase fluctuations 4 24 V(t)E(t)(t)理想理想理想理想CW CW 信号信号信号信号WhereA =nominal amplitudeof =nominal frequencyo 4 24 V(t)V(t)=A sin 2 f to o病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程相位噪声指标的定义相位噪声指标的定义f0ff0-fmf0+fm1Hz带宽f0f理想
34、理想频谱实际频谱病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程普通普通VCO的相位噪声特性的相位噪声特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程CRO的相位噪声特性的相位噪声特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程相位噪声和相位抖动的关系相位噪声和相位抖动的关系A BS()()radHz2degreesS(f)ABPhase Jitter =3602 radS(f)ABPhase Jitt
35、er =dB Relative to 1 radrms Phase Jitter=Phase Jitter=Total rms phase deviation within a specified bandwidthTotal rms phase deviation within a specified bandwidth病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程相位噪声和寄生调频的关系相位噪声和寄生调频的关系A BS()radHz2Hzf S(f)df2ABResidual FM=S(f)dfABResidual FMRes
36、idual FM=Total rms frequency deviation within a specified bandwidthTotal rms frequency deviation within a specified bandwidth病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程相位噪声对通信系统的影响相位噪声对通信系统的影响Phase NoiseAmplitude Noise病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程频率稳定度频率稳定度fx-f0
37、f0频率源的率源的实际输出出频率率频率源的率源的标称称值maxmax频率率稳定度：在一定定度：在一定时间范范围内内(t)频率准确度率准确度变化化病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程频率稳定度类型频率稳定度类型长期期频率率稳定度定度 t1天天取决于取决于电源元件和源元件和有源器件的老化特有源器件的老化特性。性。短期短期频率率稳定度定度 t1天天取决于温度取决于温度变化、化、电压变化和化和电路路参数的不参数的不稳定。定。瞬瞬时频率率稳定度定度 t1秒秒由振由振荡器的内部噪器的内部噪声声导致的致的频率起伏率起伏病原体侵入机体，
38、消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程阿仑方差阿仑方差阿阿仑方差定方差定义为每次每次测量量的取的取样时间标称称频率率第第2i次次测量的量的频率率值第第1i次次测量的量的频率率值测量方法：取量方法：取样时间，测定定 时的平均的平均频率率f1i，然后无，然后无间隙隙地地测量另一个取量另一个取样时间 的平的平均均频率率f2i，将，将(f1i,f2i)作作为第第i组数据，共取数据，共取n组。阿阿仑稳定度：定度：s(t)=y(t)/f0病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程发射
39、机主要组成部件发射机主要组成部件正交正交调制器制器上上变频器器本振本振频率源率源功率放大器功率放大器滤波器、双工器波器、双工器微波开关微波开关病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程正交调制器正交调制器/2载波载波I:Q:IQ病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程上变频器上变频器主要技主要技术指指标：RF工作工作频率率LO工作工作频率率IF工作工作频率率变频损耗耗LO/RF隔离隔离LO/IF隔离隔离 RF/IF隔离隔离三三阶交交调系数系数IM3P1dB(
40、Input)IP3(Input)常用的上常用的上变频器：器：变容管上容管上变频器器 功率容量大功率容量大 变频损耗小耗小 有一定的功率增益有一定的功率增益晶体管上晶体管上变频器器 变频增益小增益小 本振功率小本振功率小肖特基二极管肖特基二极管 功率容量小功率容量小 变频损耗耗较大大病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程上变频寄生信号图上变频寄生信号图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程本振频率源本振频率源频率源的主要技率源的主要技术指指标频率率稳定度
41、定度频率准确度率准确度杂散散电平平谐波波电平平调制制线性性频率率牵引系数引系数推推频系数系数漂移系数漂移系数输出功率出功率稳定度定度频率源的主要率源的主要实现方式方式介介质稳频振振荡器器倍倍频链式式频率源率源锁相相频率源率源PLL频率源率源DDS频率源率源PLL+DDS频率源率源病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念定定义 滤波器是波器是现代代电子系子系统中的关中的关键部件，部件，实际为一一频率率选择部件。部件。理想特性理想特性为:允允许某一某一频率段率段,如如f1f2=B通通过，而抑制其余
42、，而抑制其余频率率段段ff2,即不即不许它它们通通过(f2 f1)。分分类(按性能指按性能指标)低通低通滤波器：波器：f1=0,即即0 f2的的频率允率允许通通过，高于，高于f2的的频率被抑制；率被抑制；高通高通滤波器：波器：f2=，f1的的频率允率允许通通过，低于，低于f1的的频率率(0 f1)被抑制；被抑制；带通通滤波器：波器：f1f2的的频率允率允许通通过，低于，低于f1的的频率（率（0 f1）被抑）被抑制，高于制，高于f2的的频率（率（f2）被抑制；）被抑制；带阻阻滤波器：波器：f1f2的的频率不允率不允许通通过，低于，低于f1的的频率（率（0 f1）允）允许通通过，高于，高于f2的的
43、频率（率（f2）允）允许通通过(示意示意图与与“带通通”类似，似，“带通通”时的通的通带与与为“带阻阻”的阻的阻带)。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念(Cont)LPFHPFBPF病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念(Cont)工作原理工作原理滤波器波器对通通带内内频率呈率呈现匹配匹配传输，对阻阻带频率失配而率失配而进行行反射衰减，由此反射衰减，由此实现信号信号频谱过滤功能。功能。
44、滤波器的主要参数波器的主要参数1.中心中心频率率 滤波器通波器通带的中心的中心频率率fo,一般取一般取fo=(f1+f2)/2,窄窄带滤波器常以插波器常以插损最小点最小点为中心中心频率率计算通算通带带宽。2.通通带带宽(BWxdB)指需要通指需要通过的的频谱宽度度,BWxdB=(f2-f1)。f1、f2为以中心以中心频率率fo处插入插入损耗耗为基准，下降基准，下降X(dB)处对应的的左、右左、右边频点。通常用点。通常用X=3、1、0.5即即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB表征表征滤波器通波器通带带宽参数参数(低通、高通低通、高通则以以X dB截止截止频率率fxdB来表征通来表征通带宽度度
45、)。通通带相相对带宽BW3dB/fo100%亦亦经常用来表征常用来表征滤波器通波器通带带宽。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念(Cont)3.中心插中心插损(IL)滤波器波器传输中心中心频率率时引入的引入的损耗耗值(dB)。4.带内内驻波比波比(VSWR)衡量衡量滤波器通波器通带内信号是否良好内信号是否良好匹配匹配传输的一的一项重要指重要指标。理想匹配。理想匹配VSWR=1:1，失，失配配时VSWR1:1。对于一个于一个实际的的滤波器而言，波器而言，满足足VSWR1)，KxdB=BWxd
46、B/BW3dB，(X可可为40dB、30dB、20dB等。等。滤波器波器节数越多矩形度越高数越多矩形度越高即即K越接近理越接近理想想值1，制作，制作难度当然也就越大。度当然也就越大。7.带内相位内相位线性偏离性偏离 该指指标表征表征滤波器波器对通通带内内传输信号信号引入的相位失真大小。相位引入的相位失真大小。相位线性度要求越高，性度要求越高，滤波器的波器的阻阻带抑制度越差。因而抑制度越差。因而该指指标通常在通常在传输脉冲、或脉冲、或调相相信号信号时才被重点提出。才被重点提出。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基
47、本概念滤波器的基本概念(Cont)滤波器的波器的传输函数函数 理想矩形理想矩形选择性性滤波器在波器在实际实现时是不可能的，因而是不可能的，因而往往用一些其他函数加以近似。往往用一些其他函数加以近似。1.巴特沃斯巴特沃斯(Butterworth)函数函数 插插损IL=10log(1+2n)，该响响应函数阻函数阻带下降下降较为缓慢且慢且仅在在=0处IL=0。IL随随增加增加单调上升。在直流上升。在直流(对带通通而言而言则为中心中心频率率)附近有很小的回波附近有很小的回波损耗。又称其耗。又称其为最大平坦型。最大平坦型。注：注：并不关注并不关注带内的内的时延和相位相延和相位相应特性。特性。病原体侵入机
48、体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念(Cont)2.切比雪夫切比雪夫(Chebyshev)函数函数IL=10log(1+2Tn2()，其中其中Tn2()=cos(n*cos-1(),|1;=cosh(n*cosh-1(),|1。由此可知在由此可知在=0时IL=0或或10log(1+2)=Ap。在。在|1范范围内分布着内分布着n个理想个理想传输(IL=0)点，并以点，并以Ap作等作等纹波波波波动(值决定波决定波动大小大小)。不。不过对谐振振电路路Q值不是很高不是很高的的滤波器波器(如如LC滤波器及一些窄
49、波器及一些窄带滤波情形波情形)而言，此而言，此波波动往往往往变得模糊甚至被得模糊甚至被“淹没淹没”。|1时IL单调上上升且升且较最大平坦型快。最大平坦型快。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念(Cont)3.椭圆函数函数(Elliptic)Butterworth,Chebyshev函数均函数均为全极响全极响应函数，即函数，即传输零点位于零点位于DC及及处。椭圆函数具有有限函数具有有限频率率传输零点，大大提高了阻零点，大大提高了阻带陡峭度，陡峭度，该类响响应函数函数滤波波器阻器阻带不象全极点
50、不象全极点滤波器那波器那样单调下降而是有波下降而是有波动，但通但通带近近处具有全极点具有全极点滤波器不可比波器不可比拟的阻的阻带陡峭度。陡峭度。注：注：椭圆函数具有函数具有较差的相位响差的相位响应和瞬和瞬间响响应特性特性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程滤波器的基本概念滤波器的基本概念(Cont)4.高斯高斯类函数函数(Gaussian)以上两种函数响以上两种函数响应的的滤波器均波器均侧重幅重幅频响响应，它，它们的的线性相位性相位传输特性都特性都较差，比差，比较明明显地表地表现在通在通带边沿延沿延迟“振振铃”畸畸变剧烈