接收机动态范围扩展技术
浅析接收机的大动态设计
浅析接收机的大动态设计论文关键词:增益线性动态stag论文摘要:本文介绍了两种扩大接收机动态范围的方法，以及在工程设计中的应用。
引言对于雷达接收机，大动态设计是非常重要的。
因为在实际的雷达信号环境下，进人接收机频带的信号频谱很多，除了有用信号频率外，还有杂波和干扰信号频率。
如果雷达接收机是一个理想的线性系统，这些信号经过接收机放大、变频、检波等变换，再经数字信号处理后就能提取出目标信号。
但是接收机总是存在某种程度的非线性，并且由于这种非线性作用，使得接收信号的频谱总会有些变化。
例如，进人接收机的各种回波信号的交调会产生两个或多个新频率信号，假设非线性所产生的信号超过检测门限，那么会形成“虚警〞，为了保证“虚警〞在一定的限度内，就必须提高检测门限，这样就会降低雷达对小信号的区分能力，或者说可能产生“漏警〞。
由此可见，提高接收机的动态范围是十分必要的。
2系统大动态的实现方法系统大动态的实现方法可分为实现系统大线性动态的方法和扩大总动态的方法。
2.1实现系统大线性动态的方法要实现系统大线性动态，第一种方法是合理分配增益。
雷达接收机系统的增益是由接收机的灵敏度、动态范围以及接收机输出信号的处理方式所决定的。
在现代雷达接收机中，接收机输出的中频信号或基带信号一般要通过a/d转换器转换成数字信号再进行信号处理。
所以，当根据动态范围和噪声系数的需要为接收机选择了适当的a/d转换器后，接收机的系统增益就确定了。
接收机的增益确定以后就要对增益进行合理的分配，增益分配首先要考虑接收机系统的噪声系数。
一般来说，高频低噪声放大器的增益要比较高，以减小放大器后的混频器和中频放大器的噪声对系统噪声系数的影响。
但是高放的增益也不能太高，一方面会影响放大器的工作稳定性，另一方面会影响接收机的动态范围。
所以，增益、噪声系数和动态范围是三个互相关联而又相互制约的参数。
下面我们以工程设计中某个雷达的接收机为例来说明增益、噪声系数和动态范围三者之间的关系。
无线话筒接收主机动态范围计算
无线话筒接收主机动态范围计算
一、无线话筒接收主机动态范围的定义和重要性
无线话筒接收主机动态范围，是指话筒在接收声音信号时，所能覆盖的声音强度范围。
这个范围越大，表明话筒接收声音的能力越强，可以覆盖的声音场景也就越多。
因此，动态范围的计算，对于无线话筒的性能评估和优化设计具有重要的参考价值。
二、无线话筒接收主机动态范围的计算方法
无线话筒接收主机动态范围的计算，主要依赖于两个参数，即最大输入功率和最小可分辨信号功率。
最大输入功率，指的是话筒能够接收到的最大声音功率；最小可分辨信号功率，指的是话筒能够分辨的最小声音功率。
两者的比值，就是无线话筒接收主机的动态范围。
三、无线话筒接收主机动态范围计算的实际应用
在实际应用中，无线话筒接收主机动态范围的计算，可以帮助我们更好地理解和优化话筒的性能。
例如，如果我们发现话筒的动态范围较小，就可以通过调整最大输入功率或最小可分辨信号功率，来扩大动态范围，提高话筒的接收性能。
四、无线话筒接收主机动态范围计算的发展趋势
随着科技的发展，无线话筒接收主机动态范围的计算也在不断地优化和改进。
未来，我们期待看到更加精确、便捷的计算方法，以满足不断提高的使用需求。
宽带大动态接收技术
宽带大动态接收技术
宽带大动态接收技术是一种用于接收动态信号的宽带技术。
它在信号处理和数据传输方面具有很大的应用潜力，能够有效地提高无线通信系统的容量和覆盖范围。
宽带大动态接收技术的基本原理是通过增加接收机动态范围来提高信号接收的性能。
传统的接收机在接收弱信号时会受到噪声干扰的限制，而宽带大动态接收技术可以通过将信号进行分割和组合的方式，使得接收机可以同时接收多个不同信号。
这种分割和组合的方法可以在不同的频率上接收信号，从而提高整个系统的信号接收性能。
宽带大动态接收技术有两个关键的步骤：信号分割和信号组合。
在信号分割过程中，接收机将传输信号分割成不同的子信号，并对每个子信号进行处理。
这样可以将不同频率上的信号分开，并避免信号之间的干扰。
在信号组合过程中，接收机将处理后的子信号重新组合成完整的信号。
这样可以提高信号的接收质量和容量。
在实际应用中，宽带大动态接收技术可以应用于多个领域。
它可以用于改善无线电通信系统的性能。
通过使用宽带大动态接收技术，系统可以同时接收多个信号，从而提高信号的接收质量和容量。
它还可以用于改善雷达和卫星通信系统的性能。
通过使用宽带大动态接收技术，雷达和卫星通信系统可以同时接收多个信号，从而提高系统的覆盖范围和探测能力。
宽带大动态接收技术还可以应用于医学影像等其他领域。
在医学影像领域，宽带大动态接收技术可以提高影像质量和分辨率，从而更好地检测疾病和病变。
近程增益控制，提高雷达接收机的动态范围
近程增益控制，提高雷达接收机的动态范围灵敏度时间控制（Sensitivity time control，STC），就是大家熟知的近程增益控制或时间增益控制。
顾名思义，是通过增益的控制防止近距离大的地物干扰导致雷达接收机饱和，从而达到保证接收机灵敏度的目的。
对于雷达接收机，进入接收机的信号除了有用的目标回波，还会有地物或还杂波，以及干扰。
接收机在尽量扩大线性动态的同时，通常会用灵敏度时间控制电路(STC)来进一步拓展接收机的动态范围。
STC原理它的基本原理是每次发射脉冲后，产生一个随时间趋近于零的控制电压，在射频、中频或在接收机前端的馈线中通过数控衰减器对接收机通道增益进行控制，该控制电压大小随时间或目标距离进行变化，近距离增益小，远距离増益大。
除了射频模拟STC，还有数字射频STC以及数字中频STC。
射频数控衰减器由PiN衰减器组成，衰减量随偏置电流的大小而变化。
数字衰减码存放在EPROM中，需要时读出由DA转换成模拟控制电压，通过电流驱动器变成符合上述曲线的阶梯状偏置电流，从而加至射频衰减器。
数控STC的优势在现代雷达中，STC往往用数控衰减器来完成，一是：控制灵活，可根据杂波环境来确定，二是：可设置在射频、中频，使得接收机的动态范围大大提高。
设置在射频比设置在中频更容易使接收机动态有较大拓展，但在保证STC的平坦度上会更难。
另外设置地方的不同将带来的影响不同，需要根据对总动态范围的要求和接收机可能达到的线性动态范围综合加以考虑。
常规雷达一般采用静态STC，一般预先设置一组或几组静态STC曲线；也有些雷达的静态STC曲线可采用手动方式现场调整。
雷达到达阵地后，如果有方法自动测量覆盖范围内所有方位和仰角的实际杂波强度，建立不同方位、仰角、距离的雷达阵地杂波图，计算出不同方位、仰角、距离的动态STC值，建立雷达动态STC曲线，则可解决静态STC带来的问题。
STC的目的是提高雷达接收机的动态范围，防止接收机过载，更好的发现和检测小目标。
接收机动态范围分析及测试方法
接收机动态范围分析及测试方法接收机的动态范围（Dynamic Range）是指一个接收机在接收到电磁波信号时，能够同时处理较小和较大信号的能力。
动态范围对于接收机的性能有着重要的影响，尤其是在面对弱信号和强信号同时存在的场景下。
因此，对接收机的动态范围进行分析和测试是非常必要的。
以下是接收机动态范围分析及测试方法的一些建议。
1.动态范围分析方法：a.测量方法：可以通过测量接收机在输入信号功率不同范围内的输出信号功率进行分析。
通过测量输出信号的最小值和最大值，即可得到接收机的动态范围。
b.线性度分析：可以通过测量接收机的线性度来分析其动态范围。
线性度测试可以通过向接收机输入一系列信号强度较小但逐渐增加的信号，观察接收机的输出是否与输入信号呈线性关系，从而得到线性度测试曲线。
根据线性度测试曲线的变化，可以估计接收机的动态范围。
2.动态范围测试方法：a.使用射频信号发生器：可以通过向接收机输入一系列由射频信号发生器产生的具有不同功率的信号进行测试。
从发生器输出的强信号开始，逐渐减小功率等级，直至输出的弱信号。
通过观察接收机对不同功率水平信号的反应，可以判断接收机的动态范围。
b.外部幅度控制器：使用一个外部的幅度控制器，可以调整输入信号的幅度，以模拟不同强度的信号输入。
通过观察接收机对不同幅度信号的处理能力，可以测试接收机的动态范围。
3.注意事项：a.测试环境：在进行动态范围测试时，需要保证测试环境的噪声水平低，以避免测试结果受到噪声的影响。
b.校准：在进行测试之前，需要对测试设备进行校准，以确保测试结果的准确性。
c.数据处理：在得到测试结果之后，需要进行数据处理和分析，以获得准确的动态范围值。
d.多种测试方法结合：为了得到更准确的测试结果，可以采用多种测试方法结合的方式进行测试，例如使用不同发生器和控制器进行测试。
总结起来，通过分析和测试接收机的动态范围，可以评估接收机的性能，从而为接收机的设计和优化提供指导。
大动态范围接收机参数
大动态范围接收机参数1.灵敏度：灵敏度是衡量接收机对弱信号的接收能力的指标。
大动态范围接收机需要具备高灵敏度，以便能够接收到远距离传输的弱信号。
为了达到高灵敏度的要求，接收机需要采用低噪声放大器和高增益的前端电路。
2.动态范围：动态范围是衡量接收机对强信号的接收能力的指标。
大动态范围接收机需要具备广阔的动态范围，以便能够接收到同时存在强信号和弱信号的场景。
为了达到广阔的动态范围，接收机需要采用增益可调的放大器和自动增益控制（AGC）电路来自动调整信号增益。
3.抗干扰能力：大动态范围接收机需要具备较强的抗干扰能力，以便在强干扰环境下正常接收信号。
为了提高接收机的抗干扰能力，可以采用滤波器、混叠抑制电路、数字信号处理等技术手段。
4.频率范围：大动态范围接收机需要覆盖广泛的频率范围，以适应不同无线通信系统的需求。
一般来说，接收机需要支持从几十兆赫兹到几十吉赫兹的频率范围。
5.高速数据处理：大动态范围接收机需要具备较高的数据处理能力，以便能够同时处理多路信号。
为了达到高速数据处理的要求，接收机可以采用并行处理、硬件加速等技术手段。
6.低功耗设计：大动态范围接收机需要具备低功耗设计，以便延长电池寿命或减少系统的功耗。
为了降低功耗，可以采用低功耗电路设计、功率管理等技术手段。
7.小型化设计：大动态范围接收机需要具备小型化设计，以适应无线通信设备的小型化趋势。
为了实现小型化设计，可以采用集成化的封装技术、高集成度的芯片设计等。
8.成本控制：大动态范围接收机的成本也是一个重要的考虑因素。
为了控制成本，可以采用集成度高、性能稳定的器件，以及成本较低的制造工艺。
总之，大动态范围接收机的设计参数需要综合考虑灵敏度、动态范围、抗干扰能力、频率范围、高速数据处理、低功耗设计、小型化设计和成本控制等方面的要求。
只有综合考虑这些因素，才能设计出性能优越的大动态范围接收机。
接收机动态范围分析
接收机动态范围分析接收机动态范围（dynamic range）是指接收机在不同信号强度和干扰条件下能够正确接收和解码的信号的范围。
一个接收机的动态范围通常取决于以下几个因素：灵敏度、截获（capture）效应、频率选择性、IMD （互调失真）和信号到噪声比（SNR）。
首先，灵敏度是指在较低的信号强度下，接收机仍然能够接收和解码信号的能力。
接收机的灵敏度主要受到前置放大器和接收机的噪声系数的影响。
较低的噪声系数可以提高接收机的灵敏度，从而扩大其动态范围。
其次，截获效应是指在有两个或多个较强信号同时存在的情况下，接收机能够选择和解码正确的信号。
截获效应受到接收机的选择性和带宽的影响。
较好的选择性和合适的带宽可以降低多个信号之间的相互干扰，从而提高接收机的动态范围。
频率选择性是指接收机能够在特定频率范围内忽略掉其他频率信号的能力。
频率选择性主要由滤波器和调谐电路决定。
较好的频率选择性可以减少非目标信号的干扰，从而提高接收机的动态范围。
IMD是指在接收机中产生的互调失真。
当多个不同频率的信号同时存在于接收机的输入端时，它们会在非线性元件（如放大器）中相互干扰，产生互调失真。
互调失真会导致非目标信号的干扰，从而降低接收机的动态范围。
最后，信号到噪声比（SNR）是指目标信号和背景噪声之间的比值。
接收机可以通过信号处理和滤波来提高信号的质量和信噪比。
较高的信噪比可以提高接收机的灵敏度和动态范围。
总的来说，接收机的动态范围取决于其灵敏度、截获效应、频率选择性、IMD和信号到噪声比等因素。
通过合理设计和优化这些因素，可以扩大接收机的动态范围，提高其接收和解码信号的能力。
在实际应用中，理论分析、仿真和实测是评估和改进接收机动态范围的重要手段。
接收机动态范围分析
通信与信息技术 由式 ( 8) 可以看出 , SFDR 直接正比于三阶截断点 IP3, 反比于接收机的最小可检测电平。三阶截断点越 高( 值越大) , 噪声基底越低, 则带内强信号互调产生的 杂散响应对系统的影响越小。然而, 高三阶截断点与低 噪声基底是一对矛盾, 因此在对接收机线性度和噪声基 底均有要求时 , 接收机设计必须在这两个指标间做折衷 考虑。 3 ( 8) 扩展动态范围的方法 要实现接收机的大动态范围 , 第一种方法是合理分 配增益。放大器有三个重要的参数, 即增益、 噪声系数 和三阶互调截交点 , 这三个参数将影响接收机的性能。 一般都希望设计一个具有尽可能最低的噪声系数和尽 可能最高的三阶互调截交点的放大器链。放大器链的 增益是由设计的系统确定的 , 依赖于放大器链末端所使 用的 ADC 特性。设计放大器链所用的射频放大器可 简单地分为两类。一类具有较低的噪声系数 ; 另一类具 有较高的功率。低噪声放大器通常有一个低的三阶互 调截交点 , 高功率放大器通常有一个高的噪声系数。在 级联系统中, 低噪声放大器应设置在链路的开头, 高功 率放大器则应设置在链路的末尾。噪声是由第一个放 大器发挥主导作用的, 三阶互调截交点则是最后一个放 大器发挥主导作用的。在接收机选择性好的前提下, 整 个系统的带外三阶截点主要由第一级来决定 , 因此要尽 量提高接收 机前级 , 尤其是 第一级的 选择性 , 而带 内 三阶截点则不受接收机选择性的影响, 并且越往后级 ,
林
树 : 接收机动态范围分析
接收机动态范围分析
林 树
四川 成都 610036) ( 中国电子科技集团公司 第十研究所 摘
要 : 从接收机动态范围的概念出发 , 讲述了动态范围在接收机设计 中的重要性 。 分析影响 动态范围的 几个因素 , 包
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接收机动态范围扩展技术
【摘要】随着无线通信技术的发展，频谱资源越来越紧张，无线通信环境也越来越恶劣。
在大多数场合下，制约接收机性能的关键因素已不是其灵敏度的高低，而是接收机动态范围的大小。
本文提出了几种扩展接收机动态范围的技术，使得接收机具有高度的灵活性和优异的接收性能。
【关键词】动态范围；放大器；自动增益控制
1 引言
2.1 多片adc并行采样技术
由（1）式可见，要提高adc的动态范围，必须增加adc的转换位数或提高其采样速率。
然而对单片adc而言，高速和高分辨率往往不可兼得。
因此，以多片adc芯片构建高速高分辨率的采集系统是提高adc动态范围的主要手段之一。
adc并行采集技术主要有两大类，一是时间交替并行采集技术，另一种是基于滤波器组的并行采集技术，基于滤波器组的adc并行采集技术由于实现困难，目前还处于研究实验阶段，而时间交替并行采集技术是并行采集技术的主流，并己有商业产品出现。
adc并行交替采集系统利用m片采样速率/m的adc进行前端并行逐次采样，后端拼接的技术使整个采集系统的等效采样率达到，如图2所示。
图中的延迟时间为t=1/，多片低速率高分辨率的adc并行采样，在后端合成数据使系统的采样速率提高了m倍，而分辨率保持了低速adc芯片的数值，解决了单片adc芯片中速率与分辨率
的矛盾。
在实际的工程应用中，由于adc制造工艺和电路板布线不能完全一样，将引入通道失配误差，误差使得采样后的信号成为非均匀采样，因此必须加以校正，否则会影响整个adc系统的性能。
2.2 引入pga
根据adc动态范围的原始定义可知，要提高动态范围，可以在逐次逼近型adc前端添加低噪声pga（programmable gain amplifier），通过调理输入信号来实现满量程。
系统的本底噪声主要表现为前端pga的输入噪声，这又取决于pga的增益设置。
如果信号太大，就会超出adc的量程；如果信号太小，又会淹没在adc的量化噪声之中。
3 射频前端动态范围扩展
接收机射频前端电路的动态范围也是整体动态范围的限制因素
之一。
射频前端的信号通路都是由模拟器件组成，例如低噪声放大器、混频器等，器件的噪声越低，线性度越高，则其动态范围就越大。
而在实际电路设计中，受限于器件的自身特性，低噪声和高线性度很难同时实现，扩展其动态范围具有一定的难度。
3.1 lna动态范围的扩展
3.2 agc技术
一般而言，接收机需要接收的信号强度变化范围很大，因此自动增益控制（agc）系统是接收机设计中非常必要的一环。
随着接收机前端电路的输入信号强度发生变化，agc根据信号的大小进行负反馈控制以保证射频前端各级放大器、混频器不进入饱和状态。
对于多级agc系统而言，还存在控制上的先后顺序问题。
agc控制以最小噪声系数为原则，及在减小增益时首先控制中频增益，当中频增益控制量达到一定程度后，再去控制射频端的增益；在放开增益时首先放开射频端的增益，然后再放开中频端增益。
4 结束语
综上所述，在进行接收机设计时，应在接收机灵敏度满足系统要求的前提下，综合考虑射频前端和中频adc的动态范围，合理分配各级的增益，利用agc技术对各级增益进行有效控制，以达到接收机对灵敏度和动态范围的实际使用需求。
参考文献：
[1]王洪.宽带数字接收机关键技术研究及系统实现.电子科技大学博士学位论文.2007.
[2]杨小牛，楼才义，徐建良. 软件无线电原理与应用. 北京：电子工业出版社，2001.
[3 ]张玉兴. 射频模拟电路. 北京：电子工业出版社，2001. 作者简介：
郭昭杨（1976-），男，重庆人，2000年毕业于华中科技大学电子与信息工程系获学士学位，主要研究方向为航空通信。