接收机动态范围(DR)
接收机动态范围是指接收机可检测的最小信号与在失真允许情况下能接收的最大信号的范围。
最小可检测信号受限于接收机噪声
在失真允许情况下最大接收信号取决于接收机的饱和输出特性。
如果输入功率低于动态范围的下限,噪声将占主导地位。如果输入功率超过动态范围的上限,输出开始饱和。接收机动态范围是设计射频与微波电路的重要依据之一。
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实际系统(混频器、放大器)1dB压缩点
接收机噪声源
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接收机噪声来自两个方面,一是天线接收到的噪声,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(skynoise),大气噪声(atmosphericnoise),地球噪声(earthnoise)、银河噪声(galacticnoise)和人工噪声(man-madenoise)。
天空噪声的噪声功率可表示为
N?kTAB式中B是带宽,k=1.38?10–23J/K,是波尔兹曼常数。TA是天线噪声温度。
大气噪声源于闪电等因素,在10KHz附近最强,频率超过20MHz一般可忽略。银河噪声来自遥远的天体,其最大值在20MHz附近,到500MHz可忽略。人工噪声源多种多样。任何电路断开与合上时,在电路上产生的瞬时脉冲都是人工噪声源,从通信、广播、电视、雷达、系统以至输电线的电磁辐射被天线接收后都可看作对有用信号的干扰。
接收机自身产生的噪声包括放大器、滤波器、混频器、检波器各级产生的噪声。
接收机内部噪声限制了接收机检测的最小信号。信号强度必须大于噪声一定强度才能被检测到。
接收机内部噪声可分为三类
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1.热噪声(Thermal,Johnson,orNyquistnoise):电阻热噪声源于束缚电荷的随机起伏。在通带B范围内热电阻噪声电压的均方值为
V?4kTBR式中k为波尔兹曼常数;T是电阻器的绝对温度,单位K;B是带宽,单位为Hz;R是电阻,单位为?。热噪声分布与频率无关,也叫做白噪声。
2.闪粒噪声(shotnoise):闪粒噪声源于真空电子管、固态器件发射电子的起伏。
3.1/f噪声(Flickeror1/f噪声):顾名思义,1/f噪声与频率成反比,从1Hz到100MHz范围内1/f噪声才是重要的。超过100MHz热噪声起主要作用。
2n信噪比
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接收机输出信号的质量可用信噪比(Signal-to-noiseratio,SNR)表示
S有用信号功率电平?N无用的噪声功率电平信号可检测,要求信噪比大于3dB。
(1.1)
对于移动电话,S/N要求大于15dB。对于固定电话要30dB,电视要40dB,而对于高保真音乐则要60dB。
对于雷达系统,高的信噪比就相当于高的检测概率低的虚警概率。如果信噪比达到16dB,检测概率可达到99.99%而虚警概率低于10–6。

