在全双工系统中,有两种方法计算由于在接收机频带的发射机噪声散射而导致的接收机钝化效应。假定散射噪声主要经由双工器(将发射机和接收机连接到公用天线)传播,一个方法是基于找到双工器的等效噪声系数,另一个是基于使用等效天线温度的概念。
(一)双工器等效噪声系数
如图7.3所示,在这里的分析中将双工器看作一个两端口器件而非三端口器件。其中一个端口与天线相连,另一个与接收机相连。双工器第三个端口终止于发射机,这个端口是干扰噪声源进入接收机的入口。等效两端口器件的噪声系数可以计算如下。
图7.3 全双工收发机的简化结构
假定在天线端口的输入信号功率是Ps,并且噪声是功率密度为kTo的热密度,在天线端口的信噪比(S/N)input可以简化为
式中,BW是接收机噪声带宽。
如果双工器天线端口和接收机端口之间的插入增益是gant_Rx<1,那么接收机端口的输出信号功率等于gant_Rx·Ps。定义PN,Tx_ant,RxBand mW/Hz为接收机频带中在双工器天线端口测量得到的除了热噪声密度kTo之外的发射机额外噪声散射密度,双工器接收机端口的输出噪声为(kTo+PN,Tx_ant,RxBand·gant_Rx)·BW。此处假定额外散射噪声密度PN,Txant,RxBand在接收机频带中是平坦的,是接收机噪声带宽,双工器接收机端口的输出信噪比(S/N)output可以写为
从双工器天线端口到接收机端口的等效噪声因子Fe_dplx由式(7.24)与式(7.25)的比值决定,即
相应噪声系数NFe_dplx是以dB表示的噪声因子,即
正如我们所知,原本双工器的接收机滤波器噪声系数(插入损耗gant_Rx)为NFo_dplx=10log(1/gant_Rx)。将这个噪声系数与式(7.26)中给出的噪声系数相比较,显然额外散射噪声PN,Tx_ant,RxBand导致了双工器噪声的下降。PN,Tx_ant,RxBand功率通常很低且不能直接测量,但是如图7.3所示,可以通过测量发射功率放大器输出端在接收频带中的噪声散射密度来得到。如果在功放/隔离器输出端测量的接收机频带噪声散射密度为NTx_inRxBand(dBm/Hz),双工器的发射机滤波器对接收机频带信号/噪声的衰减为Adplx_Tx(dB)。PN,Tx_ant,RxBand功率可以使用以下公式计算:
式中,kTo是热噪声密度(mW/Hz),并且它在To=290°K时为4×10-18 mW/Hz。
下面看一个例子。假定在功放/隔离器输出的接收机频带散射噪声密度为NTx_inRxBand=-127.5 dBm/Hz,双工器的发射机滤波器对散射噪声的衰减为Adplx_Tx=44.5 dB,双工器的接收机滤波器的插入损耗为gant_Rx=0.56,或者101 og(gant_Rx)=-2.5 dB,从式(7.26b)和式(7.27)可以得到双工器的等效噪声系数为
没有发射机散射噪声的双工器噪声系数NFdplx=10log(1/gant_Rx)=2.5dB。由于发射机散射噪声导致的噪声系数下降约为1.24 dB。
从天线端口到接收机端口的噪声系数增加,直接提高了总接收机噪声系数并且降低了接收机灵敏度。如果除了双工器之外的接收机噪声系数为NFrx,o=3.5 dB,那么在发射机散射噪声影响之下的接收机总噪声系数NFRx可以通过使用式(7.28)计算:
比较这个接收机噪声系数和没有发射机散射噪声影响的噪声系数,NFRx,o=NFrx,o+NFo,dplx=3.5+2.5=6.0 dB,总接收机噪声系数或灵敏度的下降约为0.6dB。
(二)等效天线温度方法
在没有发射机散射噪声影响的一般情况下,假定天线温度等于周围环境的温度To=290°K,在接收机输入端的噪声密度为kTo,那么No=10log(kTo)=-174 dBm/Hz。但是,在全双工系统中接收机总是被发射机的散射噪声所影响。在这种情况下,可视为天线温度提高到了温度Te,在接收机输入端的等效噪声密度变成
接收系统的等效温度内部噪声TN,Rx是由接收机的原始噪声系数FRx,o决定的,它的值是(www.daowen.com)
总接收机等效噪声温度Te,Rx是温度Te与TN,Rx之和:
噪声因子的另一个定义是总接收机等效噪声温度Te,Rx与热噪声温度To之比。因此,由温度比所推导出的接收机噪声因子FRx为
使用与第1种方法中同样的数据,由式(7.32)可以计算在发射机散射噪声影响下的接收机噪声系数为
上式给出了和式(7.28)一样的结果。
这两种方法在本例中产生了相同的结果。任何一种都可以用来计算在发射机散射噪声干扰下的接收机钝化。移动站在这种干扰之下可接受的钝化约为数十分贝。
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