Nell'attuale campo dell'ingegneria elettronica, il continuo miglioramento dell'integrazione del chip ha reso normale integrare uno o più sistemi a radiofrequenza su un piccolo chip.Questo progresso tecnologico ha provocato innovazioni architettoniche, in particolare l'adozione diffusa di architetture zero-if e basse.Queste architetture sono favorite per la loro semplicità e l'eliminazione della necessità di filtri esterni di un ricevitore Superheterodyne.Tuttavia, sebbene la parte RF sia quindi semplificata, la calibrazione della parte di elaborazione digitale diventa più complessa e importante.Questo porta a una domanda fondamentale: quali caratteristiche non ideali nei dispositivi reali influenzano le prestazioni dei sistemi RF?
La prima cosa su cui dobbiamo concentrarci è il rumore termico e il rumore di sfarfallio.Qualsiasi vero dispositivo elettronico genererà rumore casuale a causa del movimento casuale di elettroni, cioè rumore termico.Ad esempio, una resistenza passiva R a temperatura T K genererà tensione di rumore.Se il carico di questa resistenza è considerato uguale a se stesso, l'ingresso di alimentazione del rumore al carico è generalmente espresso come KTB.Senza considerare la larghezza di banda del sistema, se la temperatura T è 290K, la potenza del rumore sarà il noto -174dbm/Hz.Allo stesso tempo, il rumore di sfarfallio (rumore 1/f) nei dispositivi attivi non può essere ignorato.Poiché si trova vicino alla corrente continua (DC), l'impatto sulle architetture zero-if è particolarmente significativo e l'impatto sulle architetture a basso if è leggermente inferiore.
La prossima considerazione è il rumore di fase dell'oscillatore locale (LO).L'uscita dell'oscillatore in condizioni ideali può essere rappresentata da una funzione delta nel dominio di frequenza, ma nelle situazioni effettive il rumore di fase spesso provoca una gonna nello spettro del segnale di uscita.L'impatto di questo rumore di fase sul ricetrasmettitore si manifesta principalmente in due aspetti: in primo luogo, l'aumento del rumore nella banda causata dalla moltiplicazione della banda di rumore di fase dell'oscillatore locale e dal segnale;In secondo luogo, il rumore nella banda causata dalla miscelazione del segnale di interferenza e dal rumore della fase dell'oscillatore locale.Il rumore aumenta, noto come miscelazione reciproca.
Inoltre, il jitter di campionamento è anche un fattore critico.Convertitori da analogico a digitale (ADC) e convertitori da digitale a analogico (DAC) formano il confine tra analogico e digitale nei ricetrasmettitori.Nel processo di conversione tra queste due forme di segnale, è necessario un orologio di campionamento, che è essenzialmente un segnale di oscillazione.Poiché il segnale di oscillazione effettivo produrrà rumore di fase, che appare come jitter nel dominio del tempo, portando a errori di campionamento e generando ulteriormente il rumore.
Le cose successive da guardare sono l'offset della frequenza portante (CFO) e l'offset di frequenza di campionamento (SFO).Nei sistemi di comunicazione, la frequenza portante viene generalmente generata da un ciclo bloccato a fase.Tuttavia, a causa della leggera differenza nella frequenza portante del trasmettitore (TX) e del ricevitore (RX), la frequenza dopo la conversione del ricevitore avrà un errore di frequenza residua, ovvero l'offset della frequenza portante (CFO).Allo stesso tempo, potrebbe esserci anche una differenza nella frequenza di campionamento di ADC e DAC, chiamata offset di frequenza di campionamento (SFO), che avrà anche un impatto sulle prestazioni del sistema.
Quando si considerano le prestazioni di un sistema RF, si deve anche essere consapevoli del rumore di quantizzazione e del troncamento di DAC e ADC.Quando eseguono la conversione da analogico a digitale, questi dispositivi generano rumore di quantizzazione, che a sua volta produce un rapporto segnale-rumore limitato (SNR).Pertanto, durante la progettazione di un ricevitore, di solito è necessario fornire un guadagno sufficiente nella parte anteriore ADC per garantire che il livello di rumore dell'ADC stesso sia abbastanza piccolo da essere ignorato rispetto al suo livello di rumore termico di ingresso (generato dalla parte anteriorecircuito finale).L'effetto di troncamento dell'ADC limiterà il rapporto di potenza del picco-media (PAPR) del segnale, deteriorando così il SNR del segnale.
Infine, ci sono squilibri di quadratura e non linearità del dispositivo da considerare.Durante il processo di UpConversion o Downconversion, il mixer di quadratura utilizzato può avere una mancata corrispondenza di guadagno e una mancata corrispondenza di fase sui percorsi I e Q, che influenzerà il SNR del segnale o genererà rumore fuori banda.La non linearità del dispositivo, in particolare la non linearità del ricevitore, è principalmente responsabile della gestione di grandi interferenze del segnale, che è ciò che di solito chiamiamo immunità intermodulazione.Questi fattori determinano congiuntamente le prestazioni dei sistemi RF ed è fondamentale per gli ingegneri elettronici comprendere e padroneggiare questi fattori al fine di prendere decisioni appropriate durante la progettazione e l'ottimizzazione dei sistemi RF.