微波收发技术噪声和接收机灵敏度(本)
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微波通信概述微波无线通信是以空间电磁波为载体传送信息的一种通信方式,构建微波无线通信时不需要用线缆连接发信端和收信端。
因而在航空航天通信、海运和个人移动通信以及军事通信等方面,微波无线通信是其它通信方式所不可替代的。
微波通信是一种先进的通信方式,它利用微波(载频)来携带信息,通过电波空间同时传送若干相互无关的信息,并且还能再生中继。
由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点,因此被广泛地应用于各种通信业务中。
如微波多路通信,微波接力通信,散射通信,移动通信和卫星通信等。
同时,用微波各波段的不同特点可实现特殊用途的通信,具体如下:A. S-Ku波段的微波适于进行以地面为基地的通信;B. 毫米波适用于空间与空间之间的通信;C. 毫米波段的60GHz频段的电波大气衰减大,适用于近距离的保密通信;D.90GHz频段的电波在大气中衰减很小,是一个无线电窗口频段,适用于地—空和远距离通信。
E.对于很长距离的通信L波段更适合。
微波通信的主要特点根据所传输基带信号的不同,微波通信又分为两种制式。
用于传输频分多路——调频(FDM-FM)基带信号的系统称作模拟微波通信系统。
用于传输数字基带信号的系统称作数字微波通信系统。
后者又进一步的分为PDH微波和SDH微波通信两种通信体制。
SDH微波通信系统是未来微波通信系统发展的主要方向,利用调制和复用技术,一条微波线路可以传送大量的信息。
这是微波通信的一个主要优点,例如,一个标准的4GHz微波载波,带宽约为10%~20%,可以传送几万条电话信道或几十万条电视信道。
微波通信系统的组成微波通信传输线路的组成形式可以是一条主干线,中间有若干分支,也可以是一个枢纽站向若干方向分支.但不论哪种组合形式,主要是有由微波终端站、中继站和分路站等组成的。
如图所示:终端站中继站再生中继站终端站微波微带电路系统实验设计平台一、适用范围本设计平台主要面向各大中专院校微波通信工程、电子工程、通信工程等专业开设的《微波技术》、《微波电路》、《天线原理》、等课程的实验教学及课程设计、毕业设计而研制的最新产品。
接收机噪声系数对接收灵敏度影响作者:金瑾蔡宁霞薛红来源:《商品与质量·房地产研究》2015年第02期摘要:接收机是由天线、滤波器、放大器和A/D转换器组成的电路系统,在微波通讯系统中,接收机要处理很微弱的信号,一般来说,若无噪声干扰,只要经充分放大,即便是十分微弱的信号也会被检测出来,但实际中,系统各个部分不可避免地存在着附加噪声,微弱的信号往往被淹没在这些噪声中,从而影响到接收机检测信号的灵敏度。
关键词:接收机;噪声系数;接收灵敏度引言接收机的主要任务是将天线收到的微弱回波信号从噪声中选择出来,经过放大和解调之后传输给信号处理等设备。
如果没有噪声,那么无论信号如何微弱,只要充分加以放大,信号总是可以被检测出来的。
但在实际应用中不可避免的会存在噪声,它与我们所需的信号一起被放大或衰减,妨碍对信号的辨别,这些噪声信号严重影响雷达接收机的灵敏度。
根据方程可知,提高接收机灵敏度是提高雷达作用距离的一个重要途径。
所以对接收机的噪声进行研究分析,了解噪声的来源、种类和特性,有助于我们找出降低接收机噪声,提高其灵敏度的方法,从而提高雷达的探测距离。
一、接收机的噪声接收机的噪声来源是多方面的,主要可以分为两种,即内部噪声和外部噪声。
内部噪声主要由接收机中的馈线、电路中的电阻元器件、放大器、混频器等产生;外部噪声是通过天线引入的,有各种人为干扰、天线热噪声、天电干扰、宇宙干扰和工业干扰等。
这些干扰噪声的频谱各不相同,它对接收机的影响与雷达所采用的频率密切相关,其中以天线的热噪声影响最大。
所以,在一般情况下,接收机噪声的主要来源于电阻热噪声、天线热噪声和接收系统的噪声。
(一)电阻热噪声电阻热噪声是由于导体中自由电子做无规则热运动形成的。
一个有一定电阻的导体,只要它的温度不是热力学绝对零度,那么有效噪声功率为Pn=kTB (1)可以看出热噪声功率只与电阻温度和接收机的带宽有关。
(二)天线噪声天线噪声是接收机外部进来的噪声,它包括的天线的热噪声和宇宙噪声。
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。
接收灵敏度原理算法接收灵敏度是检验基站接收机接收微弱信号的能力,它是制约基站上行作用距离的决定性技术指标,也是RCR STD—28协议中,空中接口标准要求测试的技术指标之一。
合理地确定接收灵敏度直接地决定了大基站射频收发信机的性能及其可实现性。
它是对CSL系统的接收系统总体性能的定量衡量.接收灵敏度是指在确保误比特率(BER)不超过某一特定值的情况下,在用户终端天线端口测得的最小接收功率,这里BER通常取为0.01。
接收机的接收灵敏度可以用下列推导得出:根据噪声系数的定义,输入信噪比应为:(S/N)i=NF(S/N)o其中NF为噪声系数,输入噪声功率Ni=kTB。
当(S/N)o为满足误码率小于10—2时,即噪声门限,则输入信号的功率Si即为接收灵敏度:Si=kTBNFSYS(S/N)o (1)其中:k:波尔兹曼常数(1。
38×10-23 J/K);T:绝对温度(K);B:噪声带宽(Hz);NFSYS:收信机噪声系数;(S/N)o:噪声门限。
k、T为常数,故接收机灵敏度以对数形式表示,则有:Si=—174dBm+10lg B+ NFSYS+(S/N)o (2)举例来说,对于一个噪声系数为3dB的PHS系统,其带宽计为300KHz,如果系统灵敏度为-107dBm,则该系统的噪声门限为:(S/N)o=174-107—10lg(3×105)—3=9.2从以上公式可以看出为提高接收机灵敏度也即使Si小,可以从两个方面着手,一是降低系统噪声系数,另一个是使噪声门限尽可能的小。
π/4DQPSK有三种解调方式:基带差分检测、中频差分检测、鉴频器检测.可以证明[1]三种非相干解调方式是等价的,我们以基带差分检测为例进行分析。
在具有理想传输特性的稳态高斯信道,基带差分检测的误比特率曲线表示于图1实线[2]所示,由图可以查出在误比特率BER为0。
01时,噪声门限(S/N)o为6dB,对于上述例子来说,其噪声门限还有可以再开发的潜力。
噪声由于远距离的数据传输需要高数据速率,光的信号电平在很宽的范围内随着由雾,雨或雪造成的在大气中的衰减的波动而变化,接收器上的电路的基本要求是高灵敏度高,宽的动态范围和频率范围。
1. 接收光端机起作用的主要是接受光天线的孔径和光电探测器的灵敏度。
在接收器中存在的大量噪声是,决定接收器的灵敏度的主要因素。
它由三个基本部分组成:热噪声,散粒噪声和f1噪声。
(1)热噪声,或称约翰逊噪声,存在于所有电子器件和传输介质中。
在导体中由于带电粒子热骚动而产生的随机噪声。
热噪声的单边功率谱密度(PSD )由下式给出:RkTf i t 4)(2= 2-1 其中,231038.1-⨯=k J / K 是玻尔兹曼常数;T 为绝对温度; R 是电阻。
(2)散粒噪声晶体管中少数载流子通过发射极-基极结注入到基区时,少数载流子的数目和速度都有起伏,引起通过结的电流的微小变化。
同时,少数载流子在基区内的不规则运动,包括所产生的复合过程也将引起电流起伏,这些都属于晶体管的散粒噪声。
散粒噪声与频率无关。
在该光电二极管中,电流可以是暗电流(当没有光入射到光电二极管)或光电流。
可以通过下式计算散粒噪声的归一化单边PSD :DC sh qI f i 2)(2= 2-2其中,19106.1-⨯=q 是一个电子的电荷;DC I 是流经节点的直流电流。
(3)f1噪声f1噪声是半导体中的电阻的波动引起的,其频谱密度函数)(2f i f 与频率f的关系近似于:ff i f 1)(2∞。
由下式给出的归一化的f1噪声的单边PSD :n mDC c f fI af f i =)(22-3其中,a 是常数,它表示绝对水平;m 和n 是数值常量;c f 是f1噪声的转角频率(边界频率)。
对于典型的f1噪声n= 1,式2-3表示的f1噪声的功率与频率成反比。
请注意,对于任何一个十年的频率噪声功率都是相同的(Note that for any decade in frequency the noise power is identical.)。
微波接收机的设计学院:XXXX学院姓名:XXX班级:XXXXXXXXXX学号:XXXXXXXXXX摘要:微波接收机通过接收被观测场景辐射的微波能量来探测目标的特性,其合理设计是微波遥感探测定量化应用的基础。
本文对微波接收机的设计方案和步骤进行了论述,简要设计了一个全功率超外差型微波接收机系统。
关键词:微波接收机增益微波接收机的基本功能就是从天线接收到的随机信号中提取出比接收机内部噪声低很多的表征背景目标特性的微波辐射信号。
微波接收机必须保证系统的频率、带宽、测温灵敏度、积分时间、线性相关系数和增益稳定度等参数,因此接收机的最大增益取决于最小输入信号等效噪声输入功率和率是,量化噪声是实际信号值和量化噪声值之间的误差,是一个分层电平之间其中,为A/D的分辨率。
假定输入A/D的信号中没有噪声,最大信号是,这时的量化信噪比最大,可表示为用分贝表示为可见量化信噪比可以通过提高来改善。
对于位的A/D量化信噪比约为。
当输入信号小时,量化信噪比也相应减小,对于最小信号输入的情况,量化信噪比也最小,可表示为因此可以确定接收机最大增益了。
可分两种情况来确定:)小于等效输入噪声()这种的量化信噪比而提高接收机增益,就会使接收机的输接收机的噪声输出电平(就可以得到写成分贝的形式就有对最小输入信号,接收机的输出就是比达不到,就需要加大)大于等效输入噪声的情况。
这种情况下,可以大一些以保证信号经过达到就可以了。
根据式可得确定接收机最小增益的原则就是将接收机的最大输入信号放大到A/D的最大允许输入电平,写成分贝的形式就是2.接收机的一般结构接收机的一般结构如图1所示。
可主要分为三级:①LNA(低噪声放大器)级:决定系统的噪声性能。
②MIX(混频器)级:数控衰减器的作用是在大信号输入时进行衰减,降低系统的增益,防止后级饱和。
③IF(中频)级:二次变频的作用是防止在同一频率上增益太高,放大器可能自激,导致系统不能稳定工作,当系统总增益小于时,一次变频就可以了。