2 デジタル レシーバ設計でノイズ フィギュアが重要な理由

デジタル レシーバは、図 1 に図示したとおり 2 つの異なるシナリオのいずれかで動作します。ブロッキング状態では、干渉またはジャマーが存在するため、レシーバは ADC を飽和させないように RF ゲインを低くして動作する必要があります。この構成では、干渉源により ADC がフルスケールに近い値で駆動されるため、大きな信号での ADC の信号対雑音比 (SNR) によりどの程度弱い信号を検出できるかが決まります。位相ノイズやスプリアス フリー ダイナミック レンジなど、他にも劣化メカニズムがあります。

2 番目のシナリオでは、干渉源が存在しません。最も弱い信号の検出は、レシーバ固有のノイズ フロアのみに依存します。この状態は通常、レシーバの感度として測定されます。ノイズ指数は、レシーバの信号チェーン内の部品が原因となる SNR の劣化の指標となります。

ADC のノイズ指数は通常、レシーバの最も弱いリンク (約 25 ～ 30dB) であり、低ノイズ アンプ (LNA) のノイズ指数は 1dB 未満です。ただし LNA を使用してアナログ RF フロント エンド (アンテナ付近) にゲインを追加することで、ADC のノイズ指数を改善することは可能です。レシーバ システムのノイズ指数 1dB と 2dB の差は約 20% に相当します。これは 1dB のノイズ指数を持つレシーバは、振幅が約 20% 弱い信号を検出できることを意味します。ソフトウェア無線 (SDR) では、出力電力が小さい無線を意味し、バッテリ寿命が節約できます。また、レーダーの場合は、長距離に対応できるようになります。

SDR またはデジタル レーダーにおける最新のレシーバ設計では、サイズ、重量、消費電力を低減するために、ダイレクト RF サンプリング ADC を使用しています。このアーキテクチャにより、RF ダウンコンバージョン ミキシング段が不要になり、レシーバの設計が簡素化されます。ADC のノイズ指数が良好であるほど、必要なゲインは小さくなり、結果としてさらなる節約が可能になります。さらに、より小さな追加の RF ゲインを使用することは、ジャマーが存在する場合、低減するゲインも少なくなり、レシーバのダイナミック レンジが広く維持されることを意味します。