提高监测系统动态范围减少内部失真

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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无线电监测系统需要接收不同形式的信号，因此应具有高接收灵敏度、大动态范围、极快的搜索截获速度、宽工作频率范围、多种信号形式的解调能力、完善的信号分析处理能力、灵活的控制方式、多站构成广域系统等功能。

　　无线电信号强弱差异很大，监测系统既要监测小信号，还要监测大信号，这就要求监测系统具有很宽的动态范围。

监测系统动态范围对测试结果的影响

　　图1为国外某监测系统的实际监测界面。(a)、(b)不同之处在于分别获取两界面时，发射源与监测系统天线间的距离不同。分析（a）中的数据，此时发射源与监测系统天线间的距离较远，最大信号电平为35 dBμV，290 MHz～300 MHz频段中超过10 dBμV的信号只有5个。（b）中发射源与监测系统天线间的距离较近，最大信号电平为82dBμV，而290 MHz～300 MHz频段中所有频道电平值均超过了10 dBμV。显然，（b）图中，由于大信号电平超过了系统瞬时动态范围限值（约65 dB）而产生了内部失真。如果频道占用度自动测试系统以10 dBμV作为统计门限来测试各频道占用情况，则最大信号电平为35 dBμV时290 MHz～300 MHz频段中只有5个频道被占用。而最大信号电平为82dBμV时会作出290 MHz～300 MHz频段中所有频道全部被占用的错误报告。

　　可见，有必要对频谱监测系统产生内部失真产物的机理进行研究，以便在工程建设中采取有效的技术措施予以弱化;还应对现有设备的内部失真性能进行研究，以便在使用中扬长避短，同时要对各设备提供方产品的内部失真性能进行研究，以便在采购时择优决策。

系统动态范围受限的几个环节

　　2.1 有源天线动态范围的限制

　　有源天线一般由天线阵子、保护电路、匹配、放大器等电子电路构成。其内部保护电路、放大器等的输入输出特性有一定的线性动态范围，正常使用时信号强度应在它的线性动态范围内，否则就会产生天线内部失真。接收机的内部失真产物还可以利用外接RF衰减器试验方法加以识别，而天线内部失真产物往往会被监测系统认为是空中信号而作出错误的判断。

　　2.2 天线转换矩阵动态范围的限制

　　天线转换矩阵一般由电子开关构成。当需要通过的信号电平过大时，会被限幅而产生内部失真产物。

　　2.3 混频器动态范围的限制

　　混频器工作原理就是依靠电子电路的非线性作用，产生本振频率与信号频率的和或差频，而实现信号频率搬移的。当两个以上信号同时输入到混频器时，各输入信号及它们的谐波成分在混频器内部同样会产生和或差频。这种新的频率成分（接收机内部失真）也有可能落到中频带内。在一定的信号电平范围内，混频器产生的内部失真可以被忽略。但二阶内部失真信号电平随输入信号电平按二次方规律增长;三阶内部失真信号电平随输入信号电平按三次方规律增长。可见，当总的输入信号电平大到一定程度时混频器产生的内部失真便不能被忽略了。

　　2.4 中频放大器对动态范围的限制

　　为了接收小信号，中频放大器必须提供相当高的增益。中频增益主要决定着系统的灵敏度性能。但是，中频放大器也有一定的动态范围，输入信号增大时就会出现失真。一般通信接收机中常采用负反馈电路实现自动增益控制。然而，在监测接收机中却不能这样做，因为监测接收机要准确测量信号电平值。有的接收机企图通过衰减信号的方法减少失真，这种方法在降低大信号的同时也对小信号进行了衰减。这就使其测量小信号的能力降低了，其总体效果降低了系统的灵敏度，反而使得系统动态范围降低。

　　2.5 模数转换器（ADC）动态范围的限制

　　ADC动态范围的下限（识别最小信号的能力）与ADC的转换灵敏度及信噪比有关。

　　（1) ADC的转换灵敏度

　　ADC的转换灵敏度（也称ADC的分辨率）取决于ADC器件的输入电压范围Vp-p（-V，V）及其转换位数n;若Vp-p=2V，一个量化阶所能识别的电压为ΔV=2V/2n;ADC位数越多，器件电压输入范围越小，它的转换灵敏度越高。

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