2 디지털 리시버 설계에서 잡음 수치가 중요한 이유

디지털 리시버는 그림 1에 나와 있는 것처럼 두 가지 시나리오 중 하나로 작동합니다. 차단 조건에서는 간섭 요인이나 방해 전파가 존재하며 ADC가 포화되지 않도록 리시버는 감소된 RF 이득으로 작동해야 합니다. 이 설정에서 ADC는 간섭 요인에 의해 풀스케일에 가깝게 구동되므로 ADC의 큰 신호 신호 대 잡음비(SNR)에 따라 신호가 얼마나 약한지 감지할 수 있는 정도가 결정됩니다. 위상 잡음 및 스퓨리어스 프리 동적 범위와 같은 추가 성능 저하 메커니즘이 있습니다.

두 번째 시나리오에는 간섭자가 없습니다. 가능한 가장 약한 신호를 감지하는 것은 전적으로 리시버의 고유한 노이즈 플로어(일반적으로 리시버 감도로 측정되는 조건)에 따라 달라집니다. 잡음 수치는 리시버 신호 체인의 부품에 의한 SNR 저하를 측정합니다.

그림 1 차단 또는 재밍과 리시버 감도 시나리오 간의 비교.

ADC의 잡음 수치는 일반적으로 리시버에서 가장 약한 링크(약 25~30dB)이며, 저잡음 증폭기(LNA)는 1dB 미만의 잡음입니다. 하지만 LNA를 사용하여 아날로그 RF 프론트 엔드(안테나에 가까움)에 게인을 추가하여 ADC 잡음 수치를 향상시킬 수 있습니다. 1dB 리시버 시스템 잡음 수치와 2dB 리시버 시스템 잡음 수치 사이의 차이는 약 20%로 해석됩니다. 이 차이는 1dB 잡음 수치를 가진 리시버가 진폭이 약 20% 더 낮은 신호를 감지할 수 있음을 의미합니다. 소프트웨어 정의 라디오(SDR)에서는 출력 전력을 줄여 배터리 수명을 절약하는 라디오로, 레이더에서는 더 먼 거리를 커버할 수 있는 라디오로 변환됩니다.

SDR 또는 디지털 레이더의 최신 리시버 설계는 크기, 무게 및 전력을 줄이기 위해 직접 RF 샘플링 ADC를 사용합니다. 이 아키텍처는 RF 하향 변환 혼합 단계를 없앰으로써 리시버 설계를 간소화합니다. ADC 잡음 수치가 좋을수록 필요한 게인이 적기 때문에 추가적인 절감 효과가 생깁니다. 또한, 추가 RF 이득을 적게 사용한다는 것은 방해 전파가 존재할 때 리시버에서 더 높은 동적 범위가 유지되면서 줄여야 할 이득이 적다는 것을 의미합니다.