Расчет NF, MDS, DR3 для многокаскадных схем

Post Reply
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Расчет NF, MDS, DR3 для многокаскадных схем

Post by UR5FFR »

Если вопрос расчета коэф.шума для многокаскадных схем достаточно хорошо освещен в литературе, то с интермодуляцией третьего порядка и динамическим диапазоном дело обстоит гораздо хуже.
Я могу вспомнить только следующие материалы/программы по данному вопросу:

1. Программа SysCalc. По каким формулам считает - не понятно. Платная

2. Ж-л "Радиодело" №10 2005г была статья Артеменко за расчет IP3 многокаскадных схем.
Радиодело 2005-10 Артеменко.pdf
(3.55 MiB) Downloaded 2607 times
3. EMRFD (Experimental Method for RF Design). Расчет ведется следующим образом - для каждого каскада значение IP3 приводится ко входу (т.е. из него вычитается Gain всех предыдущих данному каскадов) и переводится из дБм в мВт.
Потом считается некая усредненная IP3 для всей системы:
SysIP3(мВт) = 1 / (1/IIIP3.1 + 1/IIIP3.2 + 1/IIIP3.n)
IIIP3.1..IIIP3.n - это приведенные ко входу IP3 пересчитанные в мВт.
Далее полученный SysIP3 переводится из мВт в дБм и на основании его и MDS всей системы считается динамический диапазон. Программа которая работает по таким формулам есть на диске от книги EMRFD
EMRFD IP3 Cascode.pdf
(764.15 KiB) Downloaded 2522 times
Cascade.zip
(106.48 KiB) Downloaded 2468 times
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Re: Расчет NF, MDS, DR3 для многокаскадных схем

Post by UR5FFR »

Размышляя над методикой расчетов динамического диапазона для многокаскадных схем я пришел к выводу что в EMRFD она не совсем верная.
Рассмотрим многокаскадную схему из N блоков, с известным MDS, в которой каждый j-тый блок имеет известный OIP3j и усиление Gj.
Интермодуляционная помеха которая возникает при двухтональном сигнале на выходе блока с амплитудой P1j будет иметь амплитуду

P3j = 3*P1j - 2*OIP3j

для краткости обозначим усиление предшествующих и рассматриваемого каскада через

GSj = sum(Gi; i=1..j) = G1+G2+...+Gj

мы можем привести P1j, OIP3j и P3j ко входу всей системы вычитая усиление j-го и предыдущих блоков:

P1j = InP1 + GSj
OIP3j = InOIP3j + GSj
InP3j = P3j - sum(Gi; i=1..j) = 3*P1j - 2*OIP3j - GSj = 3*(InP1 + GSj) -2*(InOIP3j + GSj) - GSj =
3*InP1 + 3*GSj -2*InOIP3j - 2*GSj - GSj = 3*InP1 - 2*InOIP3j

чтобы получить общую мощность приведенных ко входу продуктов интермодуляции всех каскадов необходиом перейти от дБм к мВт, произвести суммирование, и потом вернуться обратно к дБм

Pw3j = 10 ^ (InP3j / 10) = 10 ^ ((3*InP1 - 2*InOIP3j)/10) = 10^(3*InP1/10) / 10^(2*InOIP3j/10)

Pw3tot = Pw3.1 + Pw3.2 + ... + Pw3.N = summa(Pw3j) = summa(10^(3*InP1/10) / 10^(2*InOIP3j/10)) = 10^(3*InP1/10) * summa(1/10^(2*InOIP3j/10)) = 10^(3*InP1/10) * summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2)

перейдем обратно к дБм

InP3tot = 10*log(Pw3tot) = 10*log(10^(3*InP1/10) * summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2)) =
10*log(10^(3*InP1/10)) + 10*log(summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2)) =
3*InP1 + 10*log(summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2)) =
3*InP1 - 2*10*log(summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2))/(-2) =
вносим -2 под логарифм
3*InP1 - 2*10*log(1/sqrt(summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2)))

или

InP3tot = 3*InP1 - 2*IP3tot

где

IP3tot = 10*log(1/sqrt(summa(1/(10^(InOIP3j/10))^2)))

т.е. мы видим что с помощью некоего приведенного IP3 мы можем по стандартным формулам расчитать уровень интермодуляционной помехи. от формул приведенных в книге EMRFD моя формула отличается тем что суммируются квадраты и из них берется корень.
динамический диапазон считается по стандартной формуле

DR3 = 2*(IP3tot - MDS)/3

расхождение результатов по этой формуле с формулой из EMRFD может составлять неколько дБ. причем формула из EMRFD занижает параметр DR3

в атаче расчет параметров многокаскадных схем с помощью описанной выше методики
!Расчеты Каскад NF-DR3.xls
(28 KiB) Downloaded 2422 times
Программа распространяется бесплатно. При копировании файлов ссылка на офсайт www.ur5ffr.com обязательна.
Post Reply