Dans le domaine actuel de l'ingénierie électronique, l'amélioration continue de l'intégration des puces a rendu normal l'intégration d'un ou plusieurs systèmes de radiofréquence sur une petite puce.Cette progression technologique a provoqué des innovations architecturales, en particulier l'adoption généralisée d'architectures zéro IF et à faible IF.Ces architectures sont privilégiées pour leur simplicité et l'élimination de la nécessité de filtres externes d'un récepteur de superhétérodyne.Cependant, bien que la pièce RF soit donc simplifiée, l'étalonnage de la partie de traitement numérique devient plus complexe et plus important.Cela conduit à une question principale: quelles caractéristiques non idéales dans les appareils réels affectent les performances des systèmes RF?
La première chose sur laquelle nous devons nous concentrer est le bruit thermique et le bruit scintillant.Tout véritable dispositif électronique générera un bruit aléatoire en raison du mouvement aléatoire des électrons, c'est-à-dire un bruit thermique.Par exemple, une résistance passive R à la température T K générera une tension de bruit.Si la charge de cette résistance est considérée comme égale à elle-même, l'entrée de puissance de bruit dans la charge est généralement exprimée en KTB.Sans considérer la bande passante du système, si la température T est de 290k, la puissance de bruit sera la bien connue -174 dBm / Hz.Dans le même temps, le bruit de scintillement (bruit 1 / f) dans les dispositifs actifs ne peut pas être ignoré.Étant donné qu'il est situé près du courant direct (DC), l'impact sur les architectures zéro-si est particulièrement significatif, et l'impact sur les architectures à faible teneur en IF est légèrement moindre.
La prochaine considération est le bruit de phase de l'oscillateur local (LO).La sortie de l'oscillateur dans des conditions idéales peut être représentée par une fonction delta dans le domaine de fréquence, mais dans les situations réelles, le bruit de phase provoque souvent une jupe dans le spectre de signal de sortie.L'impact de ce bruit de phase sur l'émetteur-récepteur se manifeste principalement dans deux aspects: premièrement, l'augmentation du bruit dans la bande provoquée par la multiplication de la bande de bruit de phase de l'oscillateur local et du signal;Deuxièmement, le bruit dans la bande provoquée par le mélange du signal d'interférence et le bruit de phase de l'oscillateur local.Le bruit augmente, connu sous le nom de mélange réciproque.
De plus, l'échantillonnage de la gigue est également un facteur critique.Les convertisseurs analogiques-numériques (ADC) et les convertisseurs numériques-analogiques (DAC) forment la frontière entre analogique et numérique dans les émetteurs-récepteurs.Dans le processus de conversion entre ces deux formes de signal, une horloge d'échantillonnage est nécessaire, qui est essentiellement un signal d'oscillation.Étant donné que le signal d'oscillation réel produira un bruit de phase, qui apparaît sous forme de gigue dans le domaine temporel, conduisant à des erreurs d'échantillonnage et à générer davantage le bruit.
Les éléments suivants à examiner sont le décalage de fréquence des porteurs (CFO) et le décalage de fréquence d'échantillonnage (SFO).Dans les systèmes de communication, la fréquence des porteurs est généralement générée par une boucle verrouillée en phase.Cependant, en raison de la légère différence dans la fréquence porteuse de l'émetteur (TX) et du récepteur (RX), la fréquence après conversion du récepteur aura une erreur de fréquence résiduelle, c'est-à-dire le décalage de la fréquence de porteuse (CFO).Dans le même temps, il peut également y avoir une différence dans la fréquence d'échantillonnage de l'ADC et du DAC, appelé décalage de fréquence d'échantillonnage (SFO), qui aura également un impact sur les performances du système.
Lorsque l'on considère les performances d'un système RF, il faut également être conscient du bruit de quantification et de la troncature des DAC et des ADC.Lorsque vous effectuez une conversion analogique-numérique, ces appareils génèrent un bruit de quantification, qui à son tour produit un rapport signal / bruit (SNR) limité.Par conséquent, lors de la conception d'un récepteur, il est généralement nécessaire de fournir un gain suffisant dans le front-end ADC pour s'assurer que le niveau de bruit de l'ADC lui-même est suffisamment petit pour être ignoré par rapport à son niveau de bruit thermique d'entrée (généré par le frontcircuit final).L'effet de troncature de l'ADC limitera le rapport de puissance de pointe / moyenne (PAPR) du signal, détériorant ainsi le SNR du signal.
Enfin, il y a des déséquilibres en quadrature et des non-linéarités de dispositifs à considérer.Pendant le processus de conversion ascendant ou de conversion des bas, le mélangeur en quadrature utilisé peut avoir un décalage de gain et un décalage de phase sur les chemins I et Q, ce qui affectera le SNR du signal ou générera un bruit hors bande.La non-linéarité de l'appareil, en particulier la non-linéarité du récepteur, est principalement responsable de la gestion des interférences du signal importantes, ce que nous appelons généralement l'immunité d'intermodulation.Ces facteurs déterminent conjointement les performances des systèmes RF, et il est crucial pour les ingénieurs électroniques de comprendre et de maîtriser ces facteurs afin de prendre des décisions appropriées lors de la conception et de l'optimisation des systèmes RF.