零中频的优缺点很多人都能数出一大堆,前面发表的文章里也写了一些零中频的优缺点和处理办法。
截止目前,工作中零中频的问题:直流偏移和IQ不平衡在工作中都遇到过,也处理过这种问题。
唯独没遇到过闪烁噪声。
闪烁噪声
闪烁噪声是有源器件固有的噪声,其大小随频率降低而增加,主要集中在低频段,闪烁噪声对搬移到零中频的基带信号产生干扰,降低信噪比,在通常的零中频接收机中,增益都放在基带,射频部分(LNA和解调器)的增益大概在30dB左右,所以下变频信号大概会在几十微伏,所以射频输入级(LNA,滤波器等等)的噪声就变得非常重要。
闪烁噪声功率随频率以1/f衰减,在等于热噪声时的频率称为corner frequency。
通常用【考虑闪烁噪声 S1/f 后的噪声功率】与【只考虑热噪声的噪声功率】之比,来衡量闪烁噪声在某一频段的危害(flicker noise penalty)。下式是上图中1/1000fBW到fBW的闪烁噪声危害计算:
显然下变频的频率越低(如零中频接收机)或信号带宽越窄(如GSM信号),闪烁噪声的危害越严重。
看定义很清晰,就是一个随高斯分布的噪声,最后会等同于热噪声。
下图是工作中从IQ段采集的模拟数据。
左侧高点为需要的信号,右侧高点为直流偏移。
可以看到在想要的信号中,信号干净,在直流信号两侧有噪声。
下图是多次采集的另一组数据,可以看到直流电平两侧的噪声很明显。高于底噪。
下面两个图是对直流信号两侧噪声提升分辨率的采集。
可以看到噪声随高斯分布。
闪烁噪声呈现高斯分布
处理办法
加一个高通滤波器,然而随机二进制数据的频谱在DC会呈现出一个峰值,为了不恶化信号,高通滤波器的频率截止点必须低于数据速率的0.1%。
由于闪烁噪声主要处于零频附近,实际应用中闪烁噪声对板级的影响较小,通过直流校准的方式通常都可以实现闪烁噪声的降低。
但是这个问题主打一个射频基础不是,是中射频联合的一个重要关口,要用理论折服数字工程师!
祝好!