基带设计考虑因素


在图5所示的这些条件下,噪声指数定义为输入信噪比除以输出信噪比。噪声指数为
F=(4kTRin+ea2)/4kTRin      (11)


通过公式(11)用噪声指数表示ea。
           (12)


当电源阻抗不等于输入阻抗时,有效噪声指数将改变。那么,一般而言,有效噪声指数等于:
Feff=(4kTRs+ea2)/4kTRs      (13)

RF方法──噪声
这里,当级联的电源、负载和端口阻抗再次全都是相同的真实值(Ro)时,可以用简单的公式来级联组件。如果电源噪声功率是kT,那么公式(14)适用。


Nout=FGpkT
Nout(dBm)=F(dB)+Gp(dB)+kT(dBm)     (14)
图6是一个例子。电源噪声功率是3.98×10-21W/Hz或-174dBm/Hz。放大器的功率增益是14dB,其噪声指数是6dB。提供给负载的噪声功率等于-154dBm/Hz。

图6 50Ω放大器举例

RF方法的不足
这里,如果网络阻抗变得不等于Ro,那么这种方法会产生不准确的结果。图7显示了具不同端口阻抗值的同一个例子。

图7 通用放大器举例


电源功率和放大器功率增益没变。不过,提供给负载的实际噪声功率与-154dBm/Hz相去甚远。用公式(10)计算负载处的噪声功率。


Nout=-157.0dBm/Hz


这不到用公式(14)算出的噪声功率的一半。原因是,终端电阻相互不再全都相等。换句话说,放大器的有效噪声指数不是6dB。


Feff=8.65dB


注意,提供给负载的噪声功率可以用有效功率增益和噪声指数准确计算。为了进行这个计算,首先计算提供给网络输入的噪声功率。


Nin=-174.5dBm/Hz
加上这个有效功率增益和有效噪声指数。
Nout=-174.5dBm/Hz+8.9dB +
     8.65dB
    =-157.0dBm/Hz


分贝数相加的方法现在有效,因为使用的是有效功率增益和噪声指数。有效值与在50Ω测量系统中规定的值是不同的。

总结
用于计算电压、功率和噪声的传统RF方法对级联的50Ω放大器、滤波器和类似器件很管用。但是涉及例如高速运算放大器和模数转换器时,这些方法会产生完全不准确得结果。在这些情况下,必须使用真正的2端口分析方法,如本文建议的方法。

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