请问额外加LNA前后,接收机输入端信噪比与BER的关系 (绝对绕人) :)

fengmo44

以下是引用yellowtoot在2009-7-28 16:23:04的发言：
。


这里的接收机可是一直未变哟。

只是前面加了一级LNA而已。

那么加与不加LNA时，接收机输入端的SNR如果都相同，那请问BER一样吗？ :)

SNR相同 但是现在一个加了LNA 一个不加 肯定不同啊
如果进入系统的SNR是相同的 BER应该是相同的

此外对于那个加了LNA后系统灵敏度降低的 灵敏度的公式可以仔细研究下

yellowtoot

以下是引用edwardflee在2009-7-28 16:39:03的发言：
还是不太理解楼主的问题，在现有接收机的前面加一级LNA？那么增益分配怎么办？还插入一个衰减器吗？
再说，NF级联受第一级影响最大，如果在前面插LNA，整个系统的NF都应该重新算，
如果LNA的增益很大、NF很低的话，根本就可以改善SNR呀，为什么一定要恶化原来的系统？

偶说过这是一个绕人的问题, 因为他看起来是对的,其实是错的.

关键在于尽管原接收机输入端的SNR恶化,但整个系统最终的SNR是改善的.

而加一个LNA,也只是为讨论问题,不会重新分配增益的..

yellowtoot

以下是引用fengmo44在2009-7-28 17:00:32的发言：
SNR相同 但是现在一个加了LNA 一个不加 肯定不同啊

假设调整输入信号,使得接LNA后的接收机输入端SNR与不接LNA时相同.

以下是引用fengmo44在2009-7-28 17:00:32的发言：

如果进入系统的SNR是相同的 BER应该是相同的

如果这里所说的系统是指偶说的接收机输入端的SNR,

则这个观点看起来是对的,但其实是错的, 这也是为什么偶这个东东绕人.

boming

首先来说，如果在输入口加LNA不一定接收灵敏度就能变好

要看你所加的LNA的噪声系数是否足够小，一般来说如果所加的LNA的噪声系数比起下面一级放大电路的噪声系数要小的话，BER是有改善的。

反之，灵敏度会变差。

这个解释起来也是很麻烦。

我记得坛子里有一个帖子是介绍噪声的，有图示，很形象，我找一找，如果能找到就很能说明问题了。

yellowtoot

以下是引用boming在2009-7-28 20:37:16的发言：
首先来说，如果在输入口加LNA不一定接收灵敏度就能变好

要看你所加的LNA的噪声系数是否足够小，一般来说如果所加的LNA的噪声系数比起下面一级放大电路的噪声系数要小的话，BER是有改善的。

反之，灵敏度会变差。

这个解释起来也是很麻烦。

我记得坛子里有一个帖子是介绍噪声的，有图示，很形象，我找一找，如果能找到就很能说明问题了。

太感谢了:)

其实问题可以归结为:

  1, Sensitivity=-174+10logBW+NF+SNR

      其中的SNR到底是哪的,一般都说是系统的,但究竟是接收机天线口,还是后面解调器的?

2, 如果要保证接收机的BER不变, 是否一定要保证其输入端的SNR不变? 而不管在这个输入端前面加什么LNA之类的东东.

     
[em02]

fengmo44

自然 不过一般来说LNA加上后都会变好 毕竟一般的放大器都是最大增益或者最大效率匹配的
boming兄 你还是把你的图形弄来吧 别被黄牙兄这个问题把大家都绕迷糊了 哈哈 黄牙兄每帖必火啊

boming

[QUOTE]以下是引用yellowtoot在2009-7-28 21:09:28的发言：
。

太感谢了:)

其实问题可以归结为:

                1, Sensitivity=-174+10logBW+NF+SNR

                                                其中的SNR到底是哪的,一般都说是系统的,但究竟是接收机天线口,还是后面解调器的?

2, 如果要保证接收机的BER不变, 是否一定要保证其输入端的SNR不变? 而不管在这个输入端前面加什么LNA之类的东东.

                                 
[em02]

SNR指的就是解调前的信噪比。我记得我们在讨论链路预算的帖子里，我写的是E0/N0,在某些地方时这么写的。并且非常清楚的定义为解调门限。

把接收灵敏度的公式变换一下，就假如接收电路的输入口的输入功率为SIN，那么不管SIN为多大，那么到达解调器前的信号的信噪比已经就是

SNR=SIN/(-174+10lgBW+NF)，其中的NF指的是接收机的系统噪声系数。如果第一级的LNA的增益足够大，后面的电路对NF的影响就会非常小，基本上认为LNA的NF就是系统的NF

可能还是不好说清楚，再说就感觉有点费劲了，我争取画个图贴上来

不过说来惭愧，我画图的本事太just so so,并且还不知道怎么贴。

我再学学，明天搞上来，不要着急，好事多磨！

boming

以下是引用yellowtoot在2009-7-28 21:09:28的发言：

2, 如果要保证接收机的BER不变, 是否一定要保证其输入端的SNR不变? 而不管在这个输入端前面加什么LNA之类的东东.

                                 
[em02]

要保证接收机的BER不变，就是保证解调器前的SNR不变，肯定不是接收电路输入口的SNR不变

接收电路输入口的SNR，可以说只和接收信号大小有关系，输入口的SNR不变，也就意味着输入信号功率不变，进而意味着接收灵敏度不是和接收电路有关系，而仅仅和天线接收到得信号功率有关系了。显然不是这样

yellowtoot

以下是引用boming在2009-7-28 21:27:25的发言：
]

不过说来惭愧，我画图的本事太just so so,并且还不知道怎么贴。

用胶水[em14]

偶都是上传图片的，好像不是贴的[em01]

yellowtoot

以下是引用boming在2009-7-28 21:33:42的发言：
]
接收电路输入口的SNR，可以说只和接收信号大小有关系，输入口的SNR不变，也就意味着输入信号功率不变，进而意味着接收灵敏度不是和接收电路有关系，而仅仅和天线接收到得信号功率有关系了。显然不是这样

公式中，除SNR外，还有NF呢，因此与接收电路还是发生关系的 ：）

edwardflee

以下是引用yellowtoot在2009-7-28 21:09:28的发言：
。

太感谢了:)

其实问题可以归结为:

                1, Sensitivity=-174+10logBW+NF+SNR

                                                其中的SNR到底是哪的,一般都说是系统的,但究竟是接收机天线口,还是后面解调器的?

2, 如果要保证接收机的BER不变, 是否一定要保证其输入端的SNR不变? 而不管在这个输入端前面加什么LNA之类的东东.

                                 
[em02]

呵呵，公式里的SNR当然是指的解调器前啦，否则接收机前端不管做成什么奶奶样都不影响BER的话，还要我们这些硬件工程师做什么？有个信号做好解调就行了嘛：）
我觉得楼主觉得绕，关键在于：插入LNA后影响的SNR究竟是哪一个，是输入信号的SNR还是解调器前的SNR
对于输入信号的SNR，只要后面插入网络就一定会恶化，因此要想得到高BER特性，首先要保证输入信号的质量不能差，因为这是理论上的极限值
对于解调器前的SNR，则受接收机前端的影响，在最系统最前端插入噪声系数低、增益大的LNA后，可能会使整个系统噪声系数指标改善，最后提高解调器前的SNR

那么第二点，对于要保证BER不变，当然不是只管输入端的SNR而不去管接收机前端的特性了，抛开影响BER的其他因素不说，至少应该在解调器前保证SNR才行

yellowtoot

以下是引用edwardflee在2009-7-29 8:48:05的发言：
]
呵呵，公式里的SNR当然是指的解调器前啦，否则接收机前端不管做成什么奶奶样都不影响BER的话，

这话不对吧， 为保证解调器SNR，当然要对RF前端有要求了 :)

换句话说，如果RF前端定了，解调器SNR与输入端SNR的关系也就定了，因此对谁提要求，其实都是一样的。

以下是引用edwardflee在2009-7-29 8:48:05的发言：
]

我觉得楼主觉得绕，关键在于：插入LNA后影响的SNR究竟是哪一个，是输入信号的SNR还是解调器前的SNR

太对了，这就是偶的困惑所在 ：（

以下是引用edwardflee在2009-7-29 8:48:05的发言：
]

对于解调器前的SNR，则受接收机前端的影响，在最系统最前端插入噪声系数低、增益大的LNA后，可能会使整个系统噪声系数指标改善，最后提高解调器前的SNR

这个大家都知道，因为有NF级联公式在地呢 ：）

以下是引用edwardflee在2009-7-29 8:48:05的发言：
]
对于要保证BER不变，当然不是只管输入端的SNR而不去管接收机前端的特性了，抛开影响BER的其他因素不说，至少应该在解调器前保证SNR才行

偶觉得应该这么说，如果不接前端，则SNR不变，如果额外接了前端，则此处的SNR变得比无前端时好[/COLOR][/COLOR]了，但是在前端之前的SNR则变得比无前端时差了，即降低了对SNR的要求。[em02]

edwardflee

看出你在故意绕腾我们了，哈哈[em01]

终于知道你想要保持BER不变是个什么意思了。
你说的不错，射频前端会对信号的SNR产生一定的恶化作用，
插入LNA有可能减弱这种恶化，当然也就是你说的对输入信号的SNR的要求可以有所降低
不过，谁会为了保持一个固定的BER指标而故意去给输入信号加噪呢？

yellowtoot

以下是引用edwardflee在2009-7-29 16:01:18的发言：
看出你在故意绕腾我们了，哈哈[em01]

是我自己转不出来, 现在有点明白了,就拿出来与大家分享了,一起绕绕 :)

以下是引用edwardflee在2009-7-29 16:01:18的发言：
不过，谁会为了保持一个固定的BER指标而故意去给输入信号加噪呢？

可以降信号,而不加底噪 *_^

其实这是一个测噪声的方法, 即用一个已知增益和噪声系数的加在一个未知的接收设备前面,看灵敏度变化多少(下降,或上升),然后算出接收设备的噪声系数.

[em02]

qzhgd

楼主:

  "1, 保持LNA输入端的电平仍然为Sin1, 噪声也仍然为KTB1, 即SNR不变,依然为 Sin1/KTB1,

     此时接收机输入端的SNR会恶化, SNR\'=SNR*NF, NF是LNA的噪声系数."

  这是LNA接在接收机后面的情况，你偷换概念。

“2, 调整LNA输入信号电平, 使接收机的BER=BER1,

      请问此时,接收机输入端的SNR是否还是Sin1/KTB1 ?”
  
   本来接收机输入端的SNR就不是Sin1/KTB1，

yellowtoot

以下是引用qzhgd在2009-7-29 21:10:10的发言：
楼主:

                "1, 保持LNA输入端的电平仍然为Sin1, 噪声也仍然为KTB1, 即SNR不变,依然为 Sin1/KTB1,

                                 此时接收机输入端的SNR会恶化, SNR\'=SNR*NF, NF是LNA的噪声系数."

                这是LNA接在接收机后面的情况，你偷换概念。

任何放大器都会增加噪声啊,因此都会恶化SNR啊,没错的呀.

LNA是放在接收机前面的, 但SNR就是会恶化的 :)

以下是引用qzhgd在2009-7-29 21:10:10的发言：
楼主:

“2, 调整LNA输入信号电平, 使接收机的BER=BER1,

                                                请问此时,接收机输入端的SNR是否还是Sin1/KTB1 ?”
               
                 本来接收机输入端的SNR就不是Sin1/KTB1，

没有LNA时, 偶假设接收机的输入端SNR是Sin1/KTB1, 这只是一个变量符号而已呀, 你为何说它不是呢? [em02]

cooleyn

其实你只要明白噪声系数定义就知道，NF=SNR(in)/SNR(out)=N(out)/(G*N(in))，这里有个隐含的条件N(in)大部分是以输入是50 ohm的测的，一般的器件NF都是以输入50ohm的，因为NF=对接收机而言，天线匹配50 ohm（暂时不考虑温度影响），所以才有级联噪声公式NFcas=NF(LNA)+NF(Rx)/(G-1)。NF(LNA)是前面加的LNA噪声系数,NF(Rx) 为原来RX的噪声系数。看信噪比改善只看这个级联的NFCas是否比NF(Rx)小。 比如经过第一级信噪比恶化NF(LNA)，如果加的LNA的噪声系数NF(LNA)比原来NF(Rx)还大那当然整个接收机出来的信噪比肯定恶化了。经过第一级的信噪比SNR(LNA)=SNR(ant)-NF(LNA)，如果第二级直接这么计算SNR(out2)=SNR(LNA)-NF(Rx)就是错的。 其实你只要弄清级联噪声系数怎么推导你就很容易明白了，这里最大的隐含条件是每个block NF都是以50 ohm热阻测，所以推导每级的信噪比用NF=SNR(in)/SNR(out)要谨慎，特别是第二级以后的。

qzhgd

“1, 保持LNA输入端的电平仍然为Sin1, 噪声也仍然为KTB1, 即SNR不变,依然为 Sin1/KTB1”
   
   设接收机噪声系数为NF（RX），增益为G（RX），
你说的KTB1 应该是输出端值， 接收机输出端SNR（OUT）=Sin1 * G（RX）/KTB1  
       其实：接收机输入端SNR（IN）=Sin1/KTB1  +   NF（RX）                    ------（1）
                                  SNR（IN） =SNR（OUT）/G（RX） + NF（RX）      ------（2）   

设接入的LNA  噪声系数为NF（LNA），增益为G（LNA）
  那么：全部NF = NF（LNA） + NF（RX）/G（LNA），   NF（LNA）〈 NF（RX），  NF（LNA）大 NF（RX） 就不叫LNA
        粗略计 NF=NF（LNA）   ，   
                 G=G（LNA）+G（RX），
代入（2）    A：如果  SNR（IN） 不变，SNR（OUT）大了吧；
                  B：如果  SNR（OUT） 不变，SNR（IN）可以小些。
代入（1）   Sin1要 + G， KTB1 要 + （G + NF - NF（RX） ），NF（RX）=NF，麻烦了，
             也就是SNR（IN）不变，SIN可以小些；SIN不变，SNR（IN）可以小些

cooleyn

楼主还有一个严重的问题就是没有认识到BER只跟解调器输入的SNR有关，而RF接收机正是位于天线与解调器之间的，BER跟位于天线出来信噪比没有直接的关系。RF接收机的目的就是使天线收下来的信号信噪比尽可能高，噪声系数尽可能的低，任何一个接收器都会恶化SNR，就看恶化量有多大，我们的目的就是减少恶化量，也就是减少NF。解调器的输入SNR=SNR(天线口)-NF(接收机噪声系数), SNR(天线口)这个如果没变的话，减少NF就是个提高信噪比的办法，接收机前面加LNA目的就是使整个级联的噪声系数减少，从而提高解调器输入的信噪比。

yellowtoot

以下是引用cooleyn在2009-7-30 9:09:32的发言：
如果第二级直接这么计算SNR(out2)=SNR(LNA)-NF(Rx)就是错的。

我也是才认识到这个错误的，谢谢！

以下是引用cooleyn在2009-7-30 9:09:32的发言：
这里最大的隐含条件是每个block NF都是以50 ohm热阻测，所以推导每级的信噪比用NF=SNR(in)/SNR(out)要谨慎，特别是第二级以后的。

太专业了 ！