数字监测接收机的主要性能指标分析_黄光星

数字光接收机性能指标的优化设计
王烨
【期刊名称】《西安邮电学院学报》
【年(卷),期】2009(014)005
【摘要】首次提出一种新型数字光接收机模型,改进了其中均衡器的设计;以
S.D.Rersonick理论为基础,推导并计算了此光接收机基于"最坏情况"下判决时刻的噪声平均功率.研究结果表明,此模型在输入脉冲展宽较为严重的情况下表现出了良好的噪声性能;进而提高了数字光接收机的灵敏度,优化了数字光纤传输系统的误码性能;为改善数字光接收机性能指标提出了新的途径.
【总页数】4页(P40-42,50)
【作者】王烨
【作者单位】西安邮电学院电子与信息工程系,陕西,西安,710121
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.4
【相关文献】
1.宽带数字接收机性能指标的研究 [J], 张信民;董娜;肖力
2.数字监测接收机的主要性能指标分析 [J], 黄光星
3.国产光接收机质量怎样才能赶上进口光接收机 [J], 霍云;黄伯恒;王建漳
4.CATV光接收机性能指标评述 [J], 陈彪;楼新民
5.数字化接收机极限性能指标的研究 [J], 丁家会
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光纤监测系统主要技术指标和性能特征1、光纤监测系统的关键特性本系统适用于要求实现机房光缆集中、自动监控，实现机房少人或无人值守的用户；适用范围包括：中心机房、普通机房、无人机房以及其它重要区域；实现对光缆的OTDR测试功能；实现对光缆的光通道选择和光路分配功能；实现对光缆的光功率监测与采集功能；实现光缆监控系统的本地控制和管理功能；实现网络的数据传输功能；实现中心服务器的数据分析、管理功能；通过上述功能的结合，实现对光缆的自动监测和物理特性的资源管理；通过点名测试，完成测试动作并得到测试结果，可以随时掌握光纤的传输特性；通过预先设定测试周期，自动完成测试，并将数据和分析结果入库，同时根据结果执行相应的流程，及时掌握线路的缓慢变化；通过光功率采集或其它告警信息采集获得光缆线路告警的信息，并自动触发系统完成测试、分析、告警等功能；可以实时监视传输线路的损耗变化情况，发现故障隐患，预防障碍发生。

强大的报警功能，可通过监控系统、电话、短信、E-mail、声光等方式通知用户；友好的人机交互界面，通过电子地图和机房仿真的方式完整的呈现光缆线路拓扑和机房仿真；可以作为一个子系统，集成到通信机房综合监控系统中，便于用户维护和管理；2、光纤监测系统功能描述（1）应用功能：①远程、实时、在线地进行光缆线路中被监测光纤运行状况的监测，预防光缆线路的障碍隐患。

②按规定的周期，分别向LNMC和ONMC传报被监测光缆线路运行状况的数据文件。

③当光缆线路中被监测光纤发生故障时，LMC（或MS）迅速、准确的确定障碍点的位置，并立即向PMC、LNMC或PNMC传报，及向区域光缆维护监测中心和省光缆维护监测中心传报。

（2）性能管理功能①请求MS报告和MS送出当时的定期测试，点名测试。

②设置或改变MS报告定期测试数据文件的时间表。

③设置MS开始或停止采集性能监测数据。

④设置LMS（或MS）进行障碍分析的参数。

⑤请求LMS（或MS）报告或LMS（或MS）送出当时的障碍光纤通道后向散射信号曲线、障碍分析参数和障碍分析结果的数据文件。

1测试目的1）检测卫星导航接收机的功能是否满足技术要求，功能测试主要包括：具备B3、Bl, L1 单频点定位功能；具备B1B3双频定位功能；具备B3L1兼容定位功能；可接收I7S等速度信息；具备定位、测速、原始电文及观测量等信息输出功能。

2）检测卫星导航接收机的性能指标是否满足技术要求，性能测试主要包括：动态性能、定位测速精度、捕获定位时间、捕获跟踪通道数、信号动态围、灵敏度、数据跟新率、供电电压、功耗等。

3）检测卫星导航接收机的接口是否满足技术要求，接口测试主要包括：射频接口、数据接口、与惯性导航系统（INS）接口、IPPS秒脉冲输出接口。

2测试要求测试要求主要包括：场地要求、环境要求、辅助测试设备要求。

a）场地要求：工作台干净、平整，具有良好的防静电功能，同时确保测试场地周边没有其他干扰信号。

测试分为室对卫星信号模拟源测试和室外对天（真实信号）测试两种测试方式。

b）环境要求：温度15°（2'35笙、相对湿度20%'80%.室照度＞500cd/c m\c）设备要求：万用表、专用线缆、计算机串口工作正常、直流稳压电源、示波器、模拟源。

测试所用仪器、仪表、高频线缆等必须满足测试所需的电磁兼容性和测试精度要求，并在标定有效期使用。

所选用的通用测试仪器必须符合国家有关标准并经计量部门检定合格，测试设备必须经过严格标定。

3测试仪器及系统连接1）测试所需仪器、仪表等物品如下表所示：表3-1测试仪器物品清单表控制与评佔订算机卫星信号模拟源高动态卫星导测试仪器指令、响应•程控电源设备名称数董说明多頻点卫星信号模拟源1包括B3、Bl. L1頻点信号示波器1頻谱仪1直流稳压电源1监控记录计算机1数字万用表1秒表1电子称1卡尺12）系统连接测试项目分为两种连接方式：室对卫星信号模拟源测试和室外对天信号测试a）室对卫星信号模拟源测试连接图图3-1室对卫星信号模拟源测试连接图b）室外对天信号测试连接图ir 算机卫星信号接收天线高动态卫星导航接收机电源图3-2室外对天信号测试连接图4测试方法及判别依据4.1外观检验板卡：外表无划伤、裂纹、绝缘物破裂现象；标识：序列号、硬件版本号、PCB板号；标识应清晰、正确；射频针头：齐全，无变形；芯片管脚：用放大镜仔细看，无翘起，焊点光滑。

负 载 电 阻
热噪声
放
S
大
器
N
放大器噪声
6
判决点上的噪声电压
由于噪声的存在，接收 机放大器的输出是一个随机 过程，判决时的取样值也是 随机变量。所以在判决时可 能会发生误码。把接收的“1” 码误判为“0”码，或把接收 的“0”码误判为“1”码
7
误码率和Q值的关系
Q值表示判决点 门限值与噪声 电压 （电流）有效值的 比值，称为超扰比 ， 含有信噪比的概 念。 不同的Q值对应 不 同的误码率值。
小光功率为15.8nW，而正常工作时最大接收功率为1μW，则
其动态范围
D 10lg 1106 10lg 15.8109 18 (dB)
1103
1 103
3. 影响接收机性能的主要因素
影响接收机灵敏度的因素： 码间干扰、消光比、暗电流、量子效率、 光波波长、信号速率、各种噪声。
码间干扰
码间干扰：由于系统传输特性的不理想，使得脉冲在传输过 程中展宽，延伸到邻近码元中去，造成对邻近码元的干扰。 码间干扰影响：降低光接收机的灵敏度，增加误码率。
4.4 光接收机性能分析
光接收机性能指标
灵敏度 动态范围 过载功率 误码率 信噪比 Q值
1. 灵敏度
光接收机灵敏度是表征光接收机调整到最佳状 态时，接收微弱光ຫໍສະໝຸດ 号的能力。它可用下列三种物 理量表示。
在保证达到所要求的误码率（或信噪比）条件 下，接收机所需的： 输入的最小平均光功率PR； 每个光脉冲的最低平均光子数n0； 每个光脉冲的最低平均能量Ed。
三种表示方法之间的关系
PR
Ed 2T
n0hf 2T
（1）
式中：T 为脉冲码元时隙，T=1/fb hf 是一个光子能量 PR 的单位为W，常用mW。若用dBm来表示灵敏度Sr，则 可写为：

1、中兢伟奇20MHz～3.6GHz 可扩展最大频率6GHz频率精度<=5x10^-7最小步进频率1Hz瞬时带宽灵敏度测向灵敏度<=10～20dBuV/m监测系统灵敏度<=10～20dBuV/m频率调谐分辨率电平（幅度）测量精度<=2dB 最大实时中频带宽>=20MHz相位噪声 <=-100dBc/Hz,10KHz偏离<=90dBc/Hz@10KHz噪声系数<=10dB(常温典型值，低噪声模式)；<=15dB(常温典型值，常规模式)二阶截点(IP2)>=40dBm>=45dBm(常规模式)三阶截点(IP3)>=10dBm>=7dBm(常规模式)相邻信道抑制>=80dBm中频抑制>=90dBm>=85dBm(常规模式)镜频抑制>=90dBm>=85dBm(常规模式)杂散辐射抑制<=-107dBm解调类型AM,FM,CM,SSB,但不限次范围AM,FM,CM,CW,LSB,USB监测接无线电监测站主要参数指标和性能要求(新)(2).d o c宽带中频>=5MHz中频带宽150Hz～300KHz，但不限于此带宽范围数字滤波器带宽20MHz～0.15KHz窄带（200K、100K、50K,25K） 分析路数：8路最大实时带宽监测扫描速度（连续扫描速度）>=100MHz/s（频率间隔25KHz）>=8GHz/s（频率间隔25KHz）信道扫描速度>=1000信道/s 数据存储能力>=32GB工作温度功耗6、同方工业有限公司7、成都成广公司8、成都翰德科技9、成都华日20MHz～3.6GHz20MHz～3.0GHz20MHz～8.0GHz20MHz～3.0GHz1x10^-7<=2x10^-7（0℃～45℃）接收灵敏度：<=30dBuV/m（<=1GHz）；<=40dBuV/m（>=1GHz）<=-107dBm-115dBm测向灵敏度<=20dBuV/m<=+-1dB+-3dB10MHz<=-110dBc/Hz, 10KHz偏离 <=-100dBc/Hz,10KHz偏离<=-100dBc/Hz,10KHz偏离<=-95dBc/Hz,10KHz偏离<=15dB<=14dB，典型值10dB>=40dBm>=50dBm40dBm（常温典型值）>=48dBm（常规模式）>=20dBm>=10dBm10dBm（常温典型值）>=10dBm（常规模式）>=90dB>=100dB>=110dBm>=100dBm>=90dB>=100dB>=110dBm>=100dBmAM,FM,CM,CW,LSB,USB等FM,AM,,USB，,LSB，FSK,IQPLUS,CW,FSK, ASK,PSK,2FSK,2FSK, 2PSK,4PSK监测接收机技术参数对比100Hz～20M Hz，20MHz(宽带模式)；500KHz(窄带模式)10MHz>=4GHz/s>=5GHz/s（步进25KHz）>=8GHz/s(25KHz分辨率)>=3GHz/s(25KHz分辨率)25W10、洛兰特公司20MHz～3.0GHz<=10uV/m(15kHz中频贷款)<=3dB<=12dB>=40dBm>=10dBm>=90dBm>=90dBmAM,FM,CW,LSB,U SB>=10MHz>=5GHz/s(25KHz分辨率)。

微波接收机系统的主要性能指标分析摘要：微波接收机性能的好坏对微波通信信号的接收和处理起到关键的作用。

文章在微波接收机系统结构的基础上，分析了噪声系数、灵敏度等接收机系统中常见的主要性能指标。

关键词：接收机；性能指标；微波中途分类号：TG113.26文献标识码：A文章编号：一、微波接收机为了在一条充满噪声的空中信道中有效地传输信息，发射机需要将载有信息的信号调制到射频载波上。

微波接收机的功能是解调经过调制的信号，同时，又要保证足够的信噪比。

由于无线传输环境的特殊性，例如多径效应、路径损耗、时变性等，导致噪声和干扰无处不在，微波接收机的性能就显得尤为重要。

信号带宽和频谱直接影响射频收发模块的结构和电路模块的设计，信号的损耗和衰落，使得信号幅度在大范围内起伏，从而要求发射机进行功率控制和接收机良好的线性度，由于接收信号非常微弱，还需要接收机有较高的灵敏度。

图1是一个常见的系统原理图二、接收机的主要性能指标分析2.1噪声特性噪声和干扰是任何电子系统的大敌。

接收机中的噪声会掩盖微弱信号，限制接收机对微弱信号的检测能力，即限制接收机的极限灵敏度。

接收机噪声来自两个方面：一是天线接收到的外部噪声；二是接收机自身产生的噪声。

天线接收到的噪声包括天空噪声、大气噪声、地球噪声、银河噪声和人工噪声等；接收机自身产生的噪声包括放大器、滤波器、混频器、检波器等各级产生的噪声。

接收机内部噪声限制了接收机检测的最小信号，信号必须大于噪声一定强度才能被检测到。

要衡量一个接收机对有用信号接收性能的好坏，往往要知道加到传输信号上噪声的数量，通常以信号功率与噪声功率之比，信噪比（Signal-to-noise ratio，SNR）来判定。

对二端口网络的研究中，确切地知道通过网络的信号上的噪声量是相当重要的，表征这种特性的重要参数便是噪声系数，噪声系数是定量描述一个元件或系统所产生噪声程度的指数，系统的噪声系数受许多因素影响，如电路损耗、偏压、放大倍数等。

三种表示方法之间的关系
PR
Ed 2T
n0hf 2T
（1）
式中：T 为脉冲码元时隙，T=1/fb hf 是一个光子能量
PR 的单位为W，常用mW。若用dBm来表示灵敏度Sr，则 可写为：
Sr
10 lg PR 1mW
(dBm)
（2）
理想接收机的灵敏度
理想接收机：频带无限宽，系统无噪声，误码率为Pe=10-9
暗电流
暗电流：在无光情况下，光电检测器输出的电流。 暗电流影响：在接收机中产生噪声，降低接收机 的灵敏度。 APD的暗电流： •无倍增的暗电流
•有倍增的暗电流
消光比
光源在直接强度调制下，由于加入直流偏置电流， 使得无信号时仍会有一定的输出功率，在接收机中产生 噪声，影响接收机灵敏度。
参数消光比（EXT）定义为：
EXT 全“0”码时平均输出光功率 全“1”码时平均输出光功率
一般要求EXT≤10%。 当EXT≠0时，光源的残留光使检测器产生噪声。EXT 越大时对灵敏度的影响也越大，其值与使用的光检测器 有关。
负 载 电 阻
热噪声
放
S
大
器
N
放大器噪声
6
判决点上的噪声电压
由于噪声的存在，接收 机放大器的输出是一个随机 过程，判决时的取样值也是 随机变量。所以在判决时可 能会发生误码。把接收的“1” 码误判为“0”码，或把接收 的“0”码误判为“1”码
7
误码率
误码率和Q值的关系
Q值表示判决点门 限值与噪声电压 （电流）有效值的 比值，称为超扰比， 含有信噪比的概念。 不同的Q值对应不 同的误码率值。
4.4 光接收机性能分析
光接收机性能指标
灵敏度 动态范围 过载功率 误码率 信噪比 Q值

0 前言随着A/D转换器、FPGA和高速DSP的快速发展，数字监测接收机技术日趋成熟，在无线电监测工作中逐渐得到普及。

宽带和数字化是无线电通信发展的趋势，数字监测接收机以其出色的监测能力和高速的扫描性能，必将取代传统的模拟接收机成为主要的无线电监测设备。

掌握其基本原理和主要性能指标，对于正确评估接收机的性能以及准确地进行无线电监测具有重要的意义。

1 数字监测接收机的基本原理与模拟接收机相比，数字监测接收机在结构上的主要特点在于对中频信号进行数字化处理，通过数字信号处理算法实现频谱显示、信号测量和解调功能。

数字监测接收机的基本结构如图1所示。

图1 数字监测接收机的基本结构图射频信号经过二次变频得到一个宽带的模拟中频信号。

中频信号经过A/D采样转换成数字信号后送往F P G A 进行数字下变频器（DDC）和速率变换处理。

FPGA处理后将生成至少两路IQ基带信号，一路经复数FFT运算后输出中频频谱；另一路送往DSP进行信号测量和数字解调。

对中频信号采样并变换成所需带宽的I Q基带信号的过程，是数字监测接收机的关键步骤。

图2是采样、数字下变频和速率变换的原理图。

我们结合SystemView仿真软件的系统图对该部分的原理进行分析和仿真，如图3所示。

SystemView的定时参数设置为系统采样率400MHz、采样数量32768点，给出的频谱均加了Blackman窗函数。

图2 采样、数字下变频和速率变换示意图图3 采样、数字下变频和速率变换的SystemView系统图这里以热噪声和10个等间隔的单载波信号表示中心频率为f IF2=75MHz、带宽B IF =20MHz的宽带中频信号，频谱如图4所示。

宽带中频信号送往A/D转换器进行带通采样。

采样速率由带通采样定理决定。

根据带通采样定理，采样速率只有同时满足以下两个条件才能保证采样后的频谱不发生混叠：f s >=2B IF （1），f s = 4f 0/(2n+1) （2）。

无线电监测站主要参数指标和性能要求总参电磁频谱管理中心二OO八年六月目录一、无线电监测定义 (3)二、固定监测站的定义 (3)三、无线电监测的主要内容 (3)（一）、常规监测 (3)（二）、电磁环境监测 (3)（三）、特种监测 (4)四、超短波固定监测站技术使用要求 (4)（一）、固定监测站设计使用基本要求 (4)（二）、固定监测站主要技术指标要求 (5)五、固定监测站系统性能指标要求 (7)（一）、基本系统性能参数指标 (7)（二）、特定系统性能参数指标 (9)六、监测站主要参数及相互关系 (12)（一）几种常用测量带宽的定义及其相互关系 (12)（二）与幅度有关的工作参数及其相互关系 (16)七、固定监测站系统功能描述 (20)（一）、基本技术性能要求 (20)（二）、特殊技术性能要求 (22)无线电监测站主要参数指标和性能要求一、无线电监测定义无线电监测是采用技术手段和一定的设备对无线电发射的基本参数和频谱特性参数（频率、频率误差、射频电平、发射带宽、调制度）进行测量；对模拟信号进行解调监听；对数字信号进行频谱特性分析；对频段利用率和频带占有度统计测试分析；测试统计指配频率使用情况，以便进行合理、有效地频率指配；并对非法电台和干扰源测向定位进行查处。

二、固定监测站的定义超短波监测站是指固定架设或临时开设于某个制高点，对附近一定区域内存在的各种VHF/UHF频段无线电台站信号进行监测和测向的无线电信号接收站。

其主要作用是承担VHF/UHF频段无线电台站频谱参数质量监测、空间无线电频谱利用率监测、指定类别调制信号解调和指定信号无线电测向定位等任务。

它是频谱管理部门掌握指定区域无线电频谱使用情况的基本手段，是为频谱管理系统提供电磁环境实测数据的主要方式，是提高无线电管理技术水平的重要基础。

三、无线电监测的主要内容（一）、常规监测1、无线电台发射电波质量的监测。

如使用频率、发射带宽、信号场强、谐波及杂散辐射、调制方式及调制度等；2、无线电频谱利用的监测。

电路的设计与制造尽可能减小，一般不可能完全消除。
其主要来源是光检测器的噪声和前置放大器的噪声。
因为前置级输入的是微弱信号，其噪声对输出信噪比
影响很大，而主放大器输入的是经前置级放大的信号，
只要前置级增益足够大，主放大器引入的噪声就可以
忽略。
•光探测和光接收机
内部噪声
暗电流噪声---无光照时产生
P I Nd22qdIf
本章内容
对光检测器的基本要求 PN结光电检测原理 PIN光电二极管 APD雪崩光电二极管 MSM光电探测器 单行载流子光电探测器 波导光电探测器 数字光接收机
•光探测和光接收机
对光检测器的基本要求
1.在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入 射光功率，光检测器能输出尽可能大的光电流。
Id— 暗电流
APDd22qM 2FAIdf FAAP的 D过剩噪声指
散粒噪声
PIN s2 2qIpf
Ip 平均信号光电流
APD s2 2qM2FAIpf
热噪声
T2 4KBRTLf•F光n探测和光接F收n机放大器的噪声指数
总的均方噪声电流
PIN

d2
s2
T2
2q(Ip
Id)f
4KBTf
RL
Fn
电压 供给
自动增 益控制
时钟 恢复
光电变换和前放 线性放大 数据恢复
•光探测和光接收机
光电转换和前置放大器（光接收机的核心）
信号光
光探
测器
前放
电压 供给 光电变换和前放
微弱 光 时 信 变 号 光 预 生 放 电 电 大 流 压信
前置放大器在减弱或防止电磁•干光探扰测和和光抑接制收噪机 声方面起着特别重要的作用

光接收机的指标——灵敏度和动态范围光接收机的灵敏度和光接收机的动态范围是光接收机的两个重要指标．1．光接收机灵敏度光接收机灵敏度这个指标，是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标条件下，接收机接收微弱信号的能力．上述这种能力的描述，可以用以下三种物理量来体现．(1)最低接收平均光功率．(2)每个光脉冲中最低接收光子能量．．(3)每个光脉冲中最低接收平均光子数．本书将采用工程常用的物理量：最低平均光功率．这就是说，光接收机的灵敏度，是在满足给定的误码率指标条件下，最低接收平均光功率Pmin．工程上光接收机灵敏度中的光功率常用相对值来描述，即用dBm来表示式中，Pmin——在满足给定的误码率指标条件下以瓦表示的最低接收光功率；——指lmW光功率．从物理概念上来看，上述这种灵敏度定义也是容易理解的：如果一部光接收机在满足给定的误码率指标下所要求的最低平均光功率低，说明这部接收机在微弱的输入光条件下就能正常工作，显然，这部接收机的性能是好的，是灵敏的．同样，从物理概念上也容易理解，限制接收机的灵敏度的主要因素是噪声，由于接收机存在噪声（这将在后面讨论），因而，为了保证正常接收，就需要有足够大的输入功率．2．接收机的动态范围光接收机的动态范围D，是在保证系统的误码率指标要求下，接收机的最低输入光功率（用dBm来描述）和最大允许输入光功率（用dBm来描述）之差(dB)，即式中，就是上面所讲的接收机灵敏度．之所以要求光接收机有一个动态范围，是因为当环境温度变化时，光纤的损耗将产生变化；随着时间的增长，光源输出光功率亦将变化；也可能因一个按标准化设计的光接收机工作在不同的系统中'从而引起接收光功率不同，因此要求接收机有一个动态范围．低于这个动态范围的下限（即灵敏度），如前所述将产生过大的误码；高于这个动态范围的上限在判决时亦将造成过大的误码．显然，一台质量好的接收机应有较宽的动态范围．3.6.3 光接收机的噪声1.研究光接收机噪声的目的在一个完整的光纤通信系统中，光接收机是它的重要组成部分．可以想像，在满足误码率（或信噪比）指标要求下，如果需要输入接收机的光功率低，则表明这个光接收机的灵敏度高，性能好．那么为什么光接收机的输入功率不能无限制地降低呢？显然，是受到了系统中噪声的限制．为了研究光接收机的性能，就需研究光纤通信系统的噪声，首先是从接收机这端引入的噪声．2．光接收机噪声的主要来源(1)光电检测器引入的噪声光电检测器在工作时，一方面将接收到的光信息量转变为电的信息量；另一方面，在上述这种转变过程中，又将一系列与信息无关的随机变化的量带人信息量中，这种随机变化量主要有以下三种。

放大器
●量子 ●暗电流噪声 ●热噪声 ●放大器噪声 噪声 ●漏电流噪声 ●APD倍增噪声
光纤通信课程
~ ea is id CPN RL iL Cs ia Ra Ca 光检 测器 偏置 电路 前 置 放大器
A1
A2 主放 大器
E
F 输出
均衡 滤波 器 器
光纤通信课程
前置放大器的选取
• 由于前置放大器的噪声特性是影响光接 收机的灵敏度的主要因素之一，所以前 置放大器必须有良好的噪声特性，同时 还必须考虑带宽特性。 • 有三类前置放大器电路，即低阻抗前置 放大器电路、高阻抗前置放大器电路和 互阻抗前置放大器电路。
光纤通信课程
低阻抗前置放大器
高阻抗前置放大器
互阻抗前 置放大器
光纤通信课程
数字光接收机指标——灵敏度
• 灵敏度是指在给定误码率条件下，能够检测 到的最小信号光功率，通常用dBm表示。表 示接收机检测微弱信号的能力。是光接收机 最重要的性能指标。
P ( mW ) P (dBm) 10 lg 1( mW )
光纤通信课程
自动增益控制（AGC）
• 接收机放大器输出的信号，还需要经过 定时再生处理，要求光接收机在不同的 输入光功率信号下，经过放大器自动增 益控制，使输出信号幅度恒定不变，即 大的光信号功率输入时，减小其放大器 的增益，反之增大放大的增益，使输出 达到恒定，以利于后续电路的处理。
光纤通信课程
p0 (i)
1 2
2 0
I min i 2

e
2 0 2
p1 (i)
1 212
i I max 2
e
2 1 2
• 其中 0 1 分别表征传0码和传1码时的噪声功率或噪声 能量的大小

数字接收机中高性能 ADC和射频器件的动态性能要求数字接收机中高性能ADC 和射频器件的动态性能要求摘要：基站系统 (BTS)需要在符合各种不同标准的同时满足信号链路的指标要求。

本文介绍了一些信号链路器件，例如：高动态性能 ADC ，可变增益放大器，混频器和本振，详细介绍了它们在典型的基站中的使用，能够满足基站对高动态性能、高截点性能和低噪声的要求。

大多数字接收机对其采用的高性能模- 数转换器 (ADC) 及模拟器件的要求都较高。

例如，蜂窝基站数字接收机要求有足够的动态范围，以处理较大的干扰信号，从而把电平较低的有用信号解调出来。

Maxim的 15 位 65Msps 模数转换器 MAX1418或 12位 65Msps模数转换器 MAX1211配以 2GHz 的 MAX9993或 900MHz 的 MAX9982集成混频器，即可为接收机的两级关键电路提供出色的动态特性，此外，Maxim的中频 (IF) 数字可调增益放大器(DVGA) MAX2027和 MAX2055能够在许多系统中提供较高的三阶输出截点(OIP3)，并满足系统所需要的增益调节范围。

蜂窝基站 (BTS ：基站收发器 ) 由多个不同的硬件模块组成，其中之一就是完成 RF 接收(Rx)及发送 (Tx)功能的收发器(TRx) 模块。

在老式模拟 AMPS 及 TACS BTS 中，一个收发器只能用于处理一路全双工Rx 和 Tx RF载波，若要实现要求的呼叫覆盖率就需要很多个收发器才能提供足够的载波。

如今在全球范围内，模拟技术已被CDMA 和WCDMA 所取代，欧洲也已在 10年前就采用了 GSM 。

在 CDMA中，多个主叫用户使用同一个RF 频率，这样一个收发器就可同时处理多个主叫用户的信号。

截至目前已有多种 CDMA和 GSM 的设计方案， BTS制造商也一直致力于探索可降低成本和功耗的方法，对单载波解决方案进行优化或开发多载波接收机就是行之有效的方案。

换
器
偏置控制
AGC电路
时钟恢复
告警电路
告警信号
1. 光电检测器：光信号转换成电信号 PIN－－半导体光电二极管 APD－－雪崩光电二极管
2. 前置放大器：
➢ 低噪声放大器 ➢ 减弱或防止电磁干扰 ➢ 抑制噪声（热噪声和散粒噪声） ➢ 放大信号
（1）带宽和灵敏度：接收机中心问题（降 低输入噪声，提高灵敏度）
1
e
(
I I1 ) 2 12
2
2 1
f0(I)
1
e
(
I
I 2
0
2 0
)
2
2
2 0
P (1 / 0 ) ID f 0 ( I ) d I
P (0 /1)
ID
f1(I )dI
P (0 / 1) 1 e rfc[ I1 I D ] P (1 / 0 ) 1 e rfc[ I D I 0 ]
2. 雪崩光电二极管
APD: Avalanche photodiode
(1) 速度高，增益大，广泛应用于光 通信系统中。
(2) 能承受高的反向偏压，从而在PN结 内部形成一个高电场区，电子－空穴对 经过电场区时被加速，又可能碰到其他 原子，多次碰撞电离的结构，使载流子 迅速增加，反向电流迅速增大，形成雪 崩倍增效应。
4. MSM光探测器：金属－半导体－金属 光探测器（Metal－Semiconductor－ Metal），基本原理一样，入射光子产 生电子－空穴对，电子－空穴对的波动 产生光电流
5. 集成光学光电探测器
为适应光电子集成电路（OEIC）的要 求，研究适用于单片集成的各种光波探 测器，光波导探测器，不采用光压电方 式，采用光电导和雪崩方式

1测试目的1)检测卫星导航接收机的功能是否满足技术要求，功能测试主要包括：具备B3、B1、L1单频点定位功能；具备B1B3双频定位功能；具备B3L1兼容定位功能；可接收INS等速度信息；具备定位、测速、原始电文及观测量等信息输出功能。

2)检测卫星导航接收机的性能指标是否满足技术要求，性能测试主要包括：动态性能、定位测速精度、捕获定位时间、捕获跟踪通道数、信号动态范围、灵敏度、数据跟新率、供电电压、功耗等。

3)检测卫星导航接收机的接口是否满足技术要求，接口测试主要包括：射频接口、数据接口、与惯性导航系统（INS）接口、1PPS秒脉冲输出接口。

2测试要求测试要求主要包括：场地要求、环境要求、辅助测试设备要求。

a)场地要求：工作台干净、平整，具有良好的防静电功能，同时确保测试场地周边没有其他干扰信号。

测试分为室内对卫星信号模拟源测试和室外对天（真实信号）测试两种测试方式。

b)环境要求：温度15℃~35℃、相对湿度20%~80%、室内照度>500cd/c㎡。

c)设备要求：万用表、专用线缆、计算机串口工作正常、直流稳压电源、示波器、模拟源。

测试所用仪器、仪表、高频线缆等必须满足测试所需的电磁兼容性和测试精度要求，并在标定有效期内使用。

所选用的通用测试仪器必须符合国家有关标准并经计量部门检定合格，测试设备必须经过严格标定。

3测试仪器及系统连接1)测试所需仪器、仪表等物品如下表所示：表3-1 测试仪器物品清单表2)系统连接测试项目分为两种连接方式：室内对卫星信号模拟源测试和室外对天信号测试a)室内对卫星信号模拟源测试连接图图3-1 室内对卫星信号模拟源测试连接图b)室外对天信号测试连接图图3-2 室外对天信号测试连接图4测试方法及判别依据4.1 外观检验板卡：外表无划伤、裂纹、绝缘物破裂现象；标识：序列号、硬件版本号、PCB板号；标识应清晰、正确；射频针头：齐全，无变形；芯片管脚：用放大镜仔细看，无翘起，焊点光滑。

接收机指标及其测试修订日期修订单号修订内容摘要页次版次修订审核批准2011/03/30 / 系统文件新制定 4 A/0 / / /更多免费资料下载请进：好好学习社区批准：审核：编制：接收机指标及其测试3.1接收灵敏度（Rx Sensitivity）1、定义收信机灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平。

接收机在各种不同输入信号环境下的工作性能是由比特误码率来表示的。

接收误码率是指基站发送给手机一定电平的数据信号，手机接收到这个数据信号后对它进行解调还原，然后再发送给基站，基站接收到解调后与原来的数据信号进行比较，两则之差即为误码，用百分比表示为误码率。

衡量接收机误码性能主要有帧删除率（FER）、残余误码比特率（RBER）和误比特率（BER）三个参数。

当接收机中的误码检测功能指示一个帧中有错误时，该帧就被定义为删除。

帧删除率（FER）定义为被删除的帧数占接收帧总数之比。

对全速率话音信道来说，这通常是因为3比持的循环冗余校验（CRC）检验出错误或其它处理功能引起坏帧指示（BFI）产生的。

对信令信道，通常是由于法尔码（FIRE）或其它分组码检验出错误产生的。

对数据业务无帧删除率（FER）定义。

残余误比特率（RBER）定义为在那些没有被声明为被删除帧中的误比特率。

即在那些检测为“好”的帧中错误比特的数目与“好”帧中传输的总比特数之比。

误比特率（BER）定义为接收到的错误比特与所有发送的数据比特之比。

由于信道误码率的随机性，因此对收信机误码率的测量常采用统计测量法。

即时每—信道采取多次抽样测量，在—定的抽样测量数目下，每个测量得到的误码率在一定的测试误码限制范围内，则认为该信道的误码率达到规定的误码率要求。

因此，测量收信机灵敏度可通过在收信机输入灵敏度电平时测量收信机的误码率是否达到规定的要求方法来测试。

2、目的测量接收机的接收灵敏度是为了检验接收机射频电路，中频电路及解调、解码电路的性能。

接收机灵敏度分析时间：2010-01-19 13:05:49 来源：作者：1 GPS 接收机的灵敏度定义随着GPS 应用范围的不断扩展，业界对GPS 接收机的灵敏度要求也越来越高，高灵敏度的接收性能可以令接收机在室内或其它卫星信号较弱的场景下仍然能够实现定位和跟踪，大大拓展了GPS 的使用范围。

作为GPS 接收机最为重要的性能指标之一，高灵敏度一直是各个GPS 接收模块孜孜以求的目标。

对于GPS 接收系统而言，灵敏度指标包括多个场景下的指标，分别为：跟踪灵敏度、捕获灵敏度、初始启动灵敏度。

目前业界已经可以实现跟踪灵敏度在-160dBm 以下的接收机，同时，初始启动的灵敏度和捕获灵敏度也分别可以达到-142dBm 和-148dBm 以下。

GPS 接收机首先需要完成对卫星信号的捕获，完成捕获所需要的最低信号强度为捕获灵敏度；在捕获之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。

为了实现定位，GPS 接收机还需要解调GPS 卫星发送的导航电文，相应的，解调导航电文所需要的最低信号强度为初始启动灵敏度。

根据上述定义可知，跟踪灵敏度最高，捕获灵敏度次之，初始启动灵敏度最差。

2 GPS 接收模块的灵敏度性能分析从系统级的观点来看，GPS 接收机的灵敏度主要由两个方面决定：一是接收机前端整个信号通路的增益及噪声性能，二是基带部分的算法性能。

其中，接收机前端决定了接收信号到达基带部分时的信噪比，而基带算法则决定了解调、捕获、跟踪过程所能容忍的最小信噪比。

2.1 接收机前端电路性能对灵敏度的影响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=1575.42MHz）自由空间衰减为：按照GPS 系统设计指标，L1 频段的C/A 码信号的发射EIRP（Effective Isotropic RadiatedPower，有效通量密度）为P=478.63W（26.8dBw）([1][2])，若大气层衰减为A=2.0dB，则GPS 系统L1 频段C/A 码信号到达地面的强度为：GPS ICD（Interface Control Document，接口控制文档）文件（[3]）中给出的GPS 系L1 频段C/A 码信号强度最小值为-160dBw，和上述结果一致。