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怎样做接收机的中频规划?

2022/04/19
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在做接收机方案时,先要做的,不是寻器件,而是做好中频规划。

为什么呢?因为这关系到,你的接收机在实际应用场合中能不能工作。在实际工作环境中,存在着各种频率分量,而这些频率分量的功率可能要比你的灵敏度高很多个dB,它们与本振相混,就落入你的中频带内。叮咚,恭喜你中奖了……你的接收机被阻塞了,没法正常解调了。

那怎么做频率规划呢?我们可以采用Genesys上面的WhatIF Frequency Planner的模板进行分析。其可以同时分析杂散的频段和功率。

要运用好这个模板,需要理解其设置参数的意义以及包含的原理,否则,可能会得出错误的结果。

(一) 设置参数的介绍

 

如上图所示,为Genesys设置参数的界面一:

(1)maximum order是指混频产物的阶数,比如IF=m*RF±n*LO,则maximumorder=m+n;

(2)Amplitude order:以1*1阶产物为参照,小于该值的杂散就不显示;

(3) Mixer Input主要用于分析发射机的杂散,Mixeroutput主要用于分析接收机的杂散。我们这篇文章主要是介绍接收机频率规划,所以选Mixeroutput.

(4) All Intermediate Frequency:是用于找出无杂散频率点,SingleIntermediate Frequency:从所有的无杂散频率点中挑选一个进行具体分析。

 

上图所示,为Genesys设置参数的界面二:

(1) Desired output frequency:有三个选项,分别为低本振、高本振、和,如图中红色方框所示;

(2)绿色方框中的mixer标注,告诉我们,输入端为RF,输出端为IF;

(3)RF Center: RF 中心频率,一般设置为前端滤波器的中心频率;

(4)RF Bandwidth: RF 带宽,我个人一般设置为前端滤波器的3dB带宽。

(5) IF Bandwidth:中频信道带宽。

(6)Input Drive level:混频器输入端功率

(7) LO Drive level:本振功率

(3)~(5)的设置,需要我们知道这三者参数之间的关系;

(6)和(7)的设置影响杂散的功率(但是如果你使用的是实际的IMT文件,本振功率基本上就是个摆设,不会影响最后的结果,这和这模板采用的算法相关,具体介绍见下部分)。

 

上图所示,为Genesys设置参数的界面三:

对混频器有两种设置,一种是采用混频器的参数模型,一种是采用混频器的IMT文件。实际使用过程中,建议采用IMT文件,因为IMT文件表征了混频器的实际杂散性能。

  

(二)模板采用的算法

杂散频率分布计算

 

上图,摘自Genesys的help文件(想用好仿真软件,多研读其自带的help文件,帮助多多)。这幅图很牛,把RF Bandwidth、IF Bandwidth、LO Tuning Range都集中在一副图中,形象地表示了三者之间的关系。模板就是基于这幅图,来计算杂散的频率分布。

BW(RF)=BW(IF)+BW(LO)

这三者是相互影响的,所以,带宽的设置必须尽量使最后的计算模型和实际使用的相符。比如说,我想把IF Bandwidth设置的尽量宽点,这样就能看到是否有更多的杂散落入带内,更严苛点,可以么?大家可以讨论一下,答案先不说。

Genesys计算的杂散频段,其实是一个扫频的过程。

选择选项Single Intermediate Frequency后,IF频率已经固定。假设你选择的混频器的输出频率为LO<RF,则输出频率为IF=RF-LO。设置RF Center(记为RFFreq)、RF Bandwidth(记为BWRF)、IF Bandwidth(记为BWIF)、LO Tuning Range参数。则RF的最低频率为RFFreq-BWRF/2(记为fRF1),最高频率为RFFreq+BWRF/2(记为fRF2);LO的最低频率为RFFreq-BWRF/2-IF+BWIF/2(记为fLO1),最高频率为RFFreq+BWRF/2-IF-BWIF/2(记为fLO2)。而m*fRF1±n*fLO1,m* fRF2±n*fLO1,m*fRF1±n*fLO2,m*fRF2±n*fLO2四个频率中的最小值和最大值分别为杂散频段的低端和高端。

 

上图是在IF Freq为300MHz,RF Center为1500MHz,RF Bandwidth为25MHz,IF Bandwidth为1MHz,输出频率为IF=RF-LO时,按照上面的公式计算出来的值与Genesys计算出来的值的对比。如红线所标示。大家有兴趣的话,可以自己列个excel表格计算一下。 

对于All Intermediate Frequency而言,Genesys是针对每个有效的IF频率进行的计算。即除了上述对RF,LO的扫描,还有对IF的扫描。

B.杂散功率的计算

杂散功率的计算,则主要是依据IMT文件。

由于IMT文件上,有混频器测试时的输入功率和本振功率。假设IMT文件上测试时的输入功率为-6dBm,而你设计接收机时,到混频器输入端的功率为-8dBm。那么Genesys计算杂散功率时,结果为IMT上标注的dB值+(m-1)*(-6-(-8)),和本振功率无关。

具体关于IMT文件,我会再写一篇文章介绍一下。

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