Στο σημερινό πεδίο της ηλεκτρονικής μηχανικής, η συνεχής βελτίωση της ενσωμάτωσης των τσιπ έχει καταστήσει φυσιολογικό να ενσωματωθούν ένα ή περισσότερα συστήματα ραδιοσυχνοτήτων σε ένα μικροσκοπικό τσιπ.Αυτή η τεχνολογική πρόοδος έχει επιφέρει αρχιτεκτονικές καινοτομίες, ιδίως την ευρεία υιοθέτηση αρχιτεκτονικών μηδενικών και χαμηλών ανιου-αν.Αυτές οι αρχιτεκτονικές ευνοούνται για την απλότητα τους και την εξάλειψη της ανάγκης για εξωτερικά φίλτρα ενός δέκτη υπερθερητικών.Ωστόσο, παρόλο που το τμήμα RF απλοποιείται έτσι, η βαθμονόμηση του τμήματος ψηφιακής επεξεργασίας γίνεται πιο περίπλοκη και σημαντική.Αυτό οδηγεί σε μια βασική ερώτηση: Ποια μη ιδανικά χαρακτηριστικά σε πραγματικές συσκευές επηρεάζουν την απόδοση των συστημάτων RF;
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να επικεντρωθούμε είναι ο θερμικός θόρυβος και ο θόρυβος τρεμοπαίζει.Οποιαδήποτε πραγματική ηλεκτρονική συσκευή θα παράγει τυχαίο θόρυβο λόγω της τυχαίας κίνησης των ηλεκτρονίων, δηλαδή του θερμικού θορύβου.Για παράδειγμα, μια παθητική αντίσταση R στη θερμοκρασία T K θα παράγει τάση θορύβου.Εάν το φορτίο αυτής της αντίστασης θεωρείται ίσο με τον εαυτό του, η είσοδος θορύβου στο φορτίο εκφράζεται συνήθως ως KTB.Χωρίς να λαμβάνεται υπόψη το εύρος ζώνης του συστήματος, εάν η θερμοκρασία T είναι 290k, τότε η ισχύς θορύβου θα είναι η γνωστή -174DBM/Hz.Ταυτόχρονα, ο θόρυβος Flicker (1/F θόρυβος) σε ενεργές συσκευές δεν μπορεί να αγνοηθεί.Επειδή βρίσκεται κοντά στο άμεσο ρεύμα (DC), ο αντίκτυπος στις αρχιτεκτονικές μηδενικού-αν είναι ιδιαίτερα σημαντική και ο αντίκτυπος στις αρχιτεκτονικές χαμηλής IF είναι ελαφρώς μικρότερη.
Η επόμενη σκέψη είναι ο θόρυβος φάσης του τοπικού ταλαντωτή (LO).Η έξοδος ταλαντωτή υπό ιδανικές συνθήκες μπορεί να αναπαραχθεί από μια λειτουργία δέλτα στον τομέα συχνοτήτων, αλλά σε πραγματικές καταστάσεις ο θόρυβος φάσης προκαλεί συχνά μια φούστα στο φάσμα σήματος εξόδου.Ο αντίκτυπος αυτού του θορύβου φάσης στον πομποδέκτη εκδηλώνεται κυρίως σε δύο πτυχές: πρώτον, η αύξηση του θορύβου της ζώνης που προκαλείται από τον πολλαπλασιασμό της τοπικής ζώνης θορύβου φάσης ταλαντωτή και του σήματος.Δεύτερον, ο θόρυβος εντός της ζώνης που προκαλείται από την ανάμιξη του σήματος παρεμβολής και του θορύβου φάσης τοπικού ταλαντωτή.Ο θόρυβος αυξάνεται, γνωστός ως αμοιβαία ανάμιξη.
Επιπλέον, η δειγματοληψία jitter είναι επίσης ένας κρίσιμος παράγοντας.Οι μετατροπείς αναλογικών προς ψηφιακό (ADCs) και οι μετατροπείς ψηφιακού προς αναλογία (DACs) σχηματίζουν το όριο μεταξύ αναλογικού και ψηφιακού σε πομποδέκτες.Στη διαδικασία μετατροπής μεταξύ αυτών των δύο μορφών σήματος απαιτείται ένα ρολόι δειγματοληψίας, το οποίο είναι ουσιαστικά ένα σήμα ταλάντωσης.Δεδομένου ότι το πραγματικό σήμα ταλάντωσης θα παράγει θόρυβο φάσης, το οποίο εμφανίζεται ως jitter στον τομέα του χρόνου, οδηγώντας σε λάθη δειγματοληψίας και περαιτέρω δημιουργία θορύβου.
Τα επόμενα πράγματα που πρέπει να εξετάσουμε είναι η μετατόπιση συχνότητας φορέα (CFO) και η μετατόπιση συχνότητας δειγματοληψίας (SFO).Στα συστήματα επικοινωνίας, η συχνότητα φορέα συνήθως παράγεται από έναν βρόχο κλειδώματος φάσης.Ωστόσο, λόγω της μικρής διαφοράς στη συχνότητα φορέα του πομπού (TX) και του δέκτη (RX), η συχνότητα μετά τη μετατροπή του δέκτη θα έχει ένα υπολειπόμενο σφάλμα συχνότητας, δηλαδή την μετατόπιση συχνότητας φορέα (CFO).Ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να υπάρξει διαφορά στη συχνότητα δειγματοληψίας των ADC και DAC, που ονομάζεται μετατόπιση συχνότητας δειγματοληψίας (SFO), η οποία θα έχει επίσης αντίκτυπο στην απόδοση του συστήματος.
Όταν εξετάζουμε την απόδοση ενός συστήματος RF, πρέπει επίσης να γνωρίζουμε τον θόρυβο της ποσοτικοποίησης και την περικοπή των DACs και ADCs.Κατά την εκτέλεση μετατροπής αναλογικής προς ψηφιακό, αυτές οι συσκευές δημιουργούν θόρυβο κβαντισμού, ο οποίος με τη σειρά του παράγει περιορισμένο λόγο σήματος προς θόρυβο (SNR).Ως εκ τούτου, κατά το σχεδιασμό ενός δέκτη, είναι συνήθως απαραίτητο να παρέχονται επαρκές κέρδος στο front-end ADC για να διασφαλιστεί ότι το επίπεδο θορύβου του ίδιου του ADC είναι αρκετά μικρό για να αγνοηθεί σε σύγκριση με το επίπεδο θερμικού θορύβου εισόδου (που παράγεται από το μπροστινόΤέλος κύκλωμα).Η επίδραση περικοπής του ADC θα περιορίσει τον λόγο αιχμής προς το μέσο όρο (PAPR) του σήματος, επιδεινώνοντας έτσι το SNR του σήματος.
Τέλος, υπάρχουν τετραγωνικές ανισορροπίες και μη γραμμικότητες των συσκευών που πρέπει να ληφθούν υπόψη.Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας upconversion ή downconversion, ο μίξερ τετραγωνισμού που χρησιμοποιείται μπορεί να έχει αναντιστοιχία και αναντιστοιχία φάσης στις διαδρομές I και Q, οι οποίες θα επηρεάσουν το SNR του σήματος ή θα παράγουν θόρυβο εκτός ζώνης.Η μη γραμμικότητα της συσκευής, ειδικά η μη γραμμικότητα του δέκτη, είναι κυρίως υπεύθυνη για τη διαχείριση μεγάλων παρεμβολών σήματος, η οποία συνήθως ονομάζουμε ανοσία διαταγών.Αυτοί οι παράγοντες καθορίζουν από κοινού την απόδοση των συστημάτων RF και είναι ζωτικής σημασίας για τους ηλεκτρονικούς μηχανικούς να κατανοούν και να κυριαρχούν αυτούς τους παράγοντες προκειμένου να λαμβάνουν τις κατάλληλες αποφάσεις κατά το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των συστημάτων RF.