射频是一个通道,一个嫁接基带和电磁波的通道。所以射频常常需要和波形、基带、硬件打交道。在和波形讨论方案的时候,波形经常会说,射频通道切换时间过长会让灵敏度下降,几度让我很费解,波形的制式和速率
在产品设计之初就是定好的,怎么会影响灵敏度?
·灵敏度公式
S = 10lg(kTB)+ NF + SNR,即:接收灵敏度 = 10lg(带宽范围内的热噪声功率) + 系统噪声系数 + 解调所需信噪比。
·S:接收灵敏度,单位是dBm。接收灵敏度值越小,说明接收机的接收性能越好。接收灵敏度值越大,说明接收机的接收性能越差。
·k:波尔兹曼常数,单位是J/K。
·T:绝对温度,单位是K。环境温度越高,接收灵敏度就会变大,接收性能就会恶化,因此要尽量降低系统所在的环境温度。
·B:信号带宽,单位是Hz。信号带宽越大,系统的噪声系数越大,灵敏度就会变大,接收性能也会恶化。
·kTB:带宽范围内的热噪声功率,单位是W。
·NF:系统噪声系数,单位是dB。
·SNR:解调所需信噪比,单位是dB。解调所需的最小信噪比越小越好,这样可以增加系统的接收性能
按照室温来说,上述公式就可以简化为我们常见的:-174dBm/Hz+NF+10log(BW)+SNR
从公式可以看出,灵敏度与NF(噪声系数),带宽和解调灵敏度有关
而带宽和解调灵敏度在波形的编码方式和速率确定的情况下也是确定的。
对照公式,对一个通信产品来说,需求明确的情况下,灵敏度只受噪声系数影响。
那射频链路切换的时间影响接收机灵敏度是怎么一回事?
再拿出上篇文章的图
一个在实际应用的波形包含同步帧+数据,我们常说的调制解调指的就是对数据的编码和解调。
实际的波形解调是需要先对同步帧进行同步然后才是数据解码,如果同步不上,就谈不上数据解调。而同步帧需要一定的长度才能实现同步——信噪比。
同步在示波器上看是前面非常有规律的一段正弦波,数据没有规律。
说回头,如果切换的时间过长,就会导致解调有一段数据不能用,而切换的时间过长占用的就是同步的时间,同步时间短,转换成频域即信噪比下降。
所以占用时间过长需要更大的信噪比才能实现同步。即使编码方式明确,即解码的信噪比不变,但是同步的信噪比变差,那么灵敏度即会下降。
总结:灵敏度计算公式是在理想的情况下的数据编码解调信噪比。实际的实现是同步信噪比,解码信噪比。虽然同步上不一定就能解调对,但是同步不上,解调就无法进行。
·最后的话
射频的学习不再是孤立的器件调试,而是从整体的角度去理解系统,理解器件,理解指标。