Динамический диапазон приёмника (SFDR)

Диапазон входных сигналов от уровня шума до уровня, на котором продукты интермодуляции 3-го порядка вылезают из шума, — по коэффициенту шума, полосе и точке IP3 тракта.

Уровень шума на входе (kT₀B + КШ): —

Чувствительность (шум + требуемое ОСШ): —

SFDR = ⅔·(IIP3 − шум): —

SFDR от чувствительности (с учётом требуемого ОСШ): —

Верхняя граница: два сигнала по — — их продукты 3-го порядка на уровне шума

IIP3 = —, OIP3 = —

Динамический диапазон по компрессии (P1дБ − шум): —

IIP3 выше P1дБ на — (обычно 9–10 дБ)

Чёрная линия — основной сигнал (наклон 1), красная — продукт 3-го порядка (наклон 3), серая полоса — шум на выходе. Оранжевый отрезок — SFDR.

Как это работает

Снизу диапазон ограничен шумом: N = −174 дБм/Гц + 10·lg B + КШ — слабее сигнал не отличить от шума. Сверху — нелинейностью: два сильных сигнала на частотах f₁ и f₂ дают продукты 3-го порядка 2f₁ − f₂ и 2f₂ − f₁ рядом с полезным каналом, и с ростом входного уровня на 1 дБ они растут на 3 дБ.

Точка пересечения IP3 — уровень, на котором продолжения прямых основного сигнала и продукта 3-го порядка пересекаются (на практике тракт до неё не доходит — раньше насыщается). Отсюда уровень продуктов: PIM3 = 3·Pвх − 2·IIP3. Продукты сравниваются с шумом, когда Pвх = (2·IIP3 + N) / 3, и диапазон между шумом и этим уровнем:

SFDR = ⅔·(IIP3 − N)

Если сигналу нужно отношение сигнал/шум больше нуля, нижняя граница — чувствительность, и диапазон меньше на это ОСШ. IIP3 и OIP3 связаны усилением: OIP3 = IIP3 + G — вводите любое, второе пересчитается. Для каскада IP3 считается по формуле, похожей на формулу Фрииса для шума: на выходе тракта IP3 обычно ограничивает последний каскад.

Динамический диапазон по компрессии — от шума до P1дБ, уровня, на котором усиление падает на 1 дБ. У одиночного усилителя P1дБ обычно на 9–10 дБ ниже IIP3.

💬