无源收发混频器IC中的宽带LO噪声

混频器噪声模型

在接收混频器中，常常关注的噪声是热噪声。用它说明混频器的噪声性能，该混频器带有一个50Ω匹配阻抗的RF输入，噪声功率密度为-174dBm/Hz (kTO)。输入热噪声可根据混频器噪声系数(10log10F)的定义求得。

在接收通道，当RF端出现较强的RF信号时，会发生相互混频，产生额外的噪声，测量噪声系数时没有将其计算在内。相对于输入信号的相互混频噪声Nrmi可以根据在指定阻塞电平Sb1下进行评估。给定混频器的LO噪声底L和带宽B，IF处的混频噪声为：

如果干扰信号的频率偏离信号频率很远，可假定相位噪声是平坦的。这两个噪声源不相关[4]，并且可以叠加，如图3所示。存在阻塞时，输入与输出信噪比的衰减可以表示为：

图3：(a) RF阻塞电平为(Sb1)与本振宽带噪声相互混频。(b)表现形式为两个相互独立的噪声源：Nthi和Nrmi。

基站系统对宽带LO噪声的要求

接收器的主要指标是灵敏度，由于接收器并非工作在理想状态，允许对接收信号有一定程度的影响。例如，GSM系统中，在规定的最大允许误码率下，基站应该能够接收到强度为-104dBm的信号。存在干扰信号时，GSM基站的接收灵敏度仅下降3dB。图4显示了这些干扰信号的电平以及偏离载波的程度。对于一个带宽B = 200kHz的GSM系统来说，当阻塞电平为-13dBm (Sb1)，希望信号的电平为-101dBm时，可以计算出宽带LO噪声L = 151dBc/Hz [4]。

图4：GSM系统的干扰电平是频率偏差的函数。

基站发送器按照带内、带外频谱模板发射信号，GSM还规定了接收频带的最大允许发射能量为-98dBm [8]。如果基站发射一个43dBm (20W) 、宽带噪声为160dBc/Hz的信号，那么，-117dBm/Hz (43 -160)的噪声会注入到接收器。带宽(B)为200kHz的GSM系统噪声电平为-6?dBm。这一噪声在接收频带产生不希望的干扰，比-104dBm最小接收信号电平高出4dB。连接发送器/接收器和天线的双工器必须有足够的噪声抑制能力，使发射噪声从-60dBm衰减到-98dBm以下。发送混频器IC产生的宽带噪声越大，对双工器在接收频带的滤波要求就越高。