射频解调器的输入信噪比和输出信噪比之间存在一定的关系。输出信噪比决定了基带解调器的性能。信噪比输入-输出的关系存在理论模型,但同样,实际的实现会带来显著的影响。制造商文档常常给出一个最低的无线电测量灵敏度,但这只是多维性能之外的一点而已。本文使用了一个直接测量的方法来确定这一关系。
使用一个具有频率调制功能的射频信号发生器来驱动接收机,在测试中,输入信噪比与输出信噪比之间的关系通过使用一台电脑来抓取并分析接收机基带输出进行测量。实验装置如图19.17所示。该测试中,有三个维度可以变化:映射到输入信噪比的信号发生器功率级;最大偏差(由kf和Am产生)及正弦消息信号的频率。最大偏差定为了3.5 kHz,因此,这一参数将在整个测试过程中保持为常数。
图19.17 调频接收测试设置
电脑运行一个MATLAB脚本来记录5 s的接收机输出,并使用用户的输入来指定正弦消息信号频率。该脚本随后计算许多重叠窗口段的快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)并计算接收机输出信号的平均PSD。
基于用户输入的频率,该脚本分别累加信号和噪声功率的FFT井,并计算SNR。描述该过程的基本流程如图19.18所示。使用了一个4 096点,旁瓣衰减设置为120 dB的切比雪夫窗。
图19.18 接收机信噪比测试脚本(www.xing528.com)
射频信号发生器用于模拟噪声信号,但是发生器自身并没有加性噪声的功能。相反,其功率输出下调至接近最小值,且该射频发生器源的终端阻抗被用作热噪声源。连接的同轴电缆很短,且假设是无损的。
图19.19 调频接收机结果
由于两个原因,使用信号发生器作为热噪声源是一个非常保守的近似。首先,信号发生器是一个真正的“热”噪声源,其噪声由活跃组件产生,因此,噪声输出会高于热噪声最小值。其次,输出信号功率必须降低至接近热噪声最小值,因此,接收机产生的热噪声也将使性能降低。输入噪声功率通过式(19.14)计算,噪声带宽设置为接收机通道带宽,温度为290 K。地面站Icom910H收发机(30 kHz带宽)的测试结果如图19.19所示。信噪比随着频率的增加呈下降趋势。这是因为一个频率调制的消息信号在较高的频率上对噪声更敏感。然而,消息信号最高频上的输出信噪比将被作为整个频带上接收机输出的信噪比,这是另一种保守近似。结果表明,接收机的输入信噪比必须至少为9 dB,以获得至少3 dB的输出信噪比,这对于1 200 bps AFSK调制的解调性能而言是可接受的。ION卫星侧的收发机采用同样的方式进行了测试,且有非常相似的性能。结果列在了链路预算的电子表格中(表19.4)。
表19.4 传输线损耗测试及结果
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