Wie man ein sehr kleines Signal verstärkt

Ich versuche, mich um sehr kleine Signale zu kümmern; was sie bedeuten und wie man sie verstärkt.

Hier ist zum Beispiel ein Screenshot von meinem Handy. Beachten Sie, dass der empfangene Signalpegel -97 dBm beträgt. Anscheinend ist dies ziemlich normal für ein Handysignal.

Zellsignal

Nach meinen Berechnungen sind -97 dBm also ungefähr 0,1 Picowatt Leistung. Das scheint wirklich wenig Kraft zu sein. Und ich meine wirklich klein!

Ich neige dazu, in Bezug auf mein College-Physiklabor zu denken, wo wir 5 V hatten, die 1 A Strom in eine Glühbirne lieferten. Oder so ähnlich, soweit ich mich erinnere. Wenn diese Leistung von der Empfangsantenne in den Verstärker gelangt, was "sieht" der Verstärker? Ein sehr kleines Spannungspotential? Es scheint nur so klein zu sein, dass ich Schwierigkeiten habe, das Konzept zu begreifen.

Wie wird es nun verstärkt? Ich habe mir einige einfache rauscharme Verstärker (LNA), NXP BGU7003, angesehen, um eine einfache Schaltung zu erstellen, die das Signal verstärkt. Ich hatte vor, den App-Hinweis für diesen Chip als Beispiel zu verwenden.

Gibt es eine diskrete Methode, um dies zu tun? Wo würde ich suchen, um mehr Einblick in das Schaltungsdesign von so etwas zu bekommen? Würde ein winziges HF-Leistungssignal wie dieses nicht im Rauschen eines LNA "verloren gehen"?

Ich bin einfach so perplex darüber. Also jede Hilfe / Einsicht wird am meisten geschätzt.

-brad w.

Starke Filterung vor der Verstärkung. Abgestimmte Resonatoren und Heterodyne, beide können mit Software und einem guten ADC für vernünftige Frequenzen emuliert werden, aber normalerweise stimmen Sie analoge (diskrete oder andere) Komponenten als Filter ab.
was ist das Eingangssignal? Ein GPS-Signal wird etwa -130 dB betragen, aber aufgrund seiner Natur (C/A-Code und Modulation) kann es über das Grundrauschen gebracht werden, sobald es mit dem Eingangsrauschen mit PRNs richtig geschlagen ist ...

Antworten (1)

Das Grundrauschen wird durch kTB (Watt) angegeben, wobei k die Boltzmann-Konstante , T die Temperatur in Kelvin und B die Bandbreite des Signals ist.

Dieses Rauschen bei Raumtemperatur für ein Signal mit einer Bandbreite von 25 kHz beträgt etwa –130 dBm.

Das Rauschen am Ausgang eines beliebigen Empfangsverstärkers ist das thermische Rauschen plus die Rauschzahl des Verstärkers in dB plus die Verstärkung des Systems in dB.

Es gibt andere Geräuschquellen , aber für den Zweck dieser Antwort sind sie nicht enthalten.

Was wir erreichen müssen, ist ein Verstärker, bei dem das Gesamtsystemrauschen unter dem eingehenden Signalpegel liegt.

In der HF-Kommunikation ist der Signalpegel tatsächlich sehr niedrig (wie Sie bereits festgestellt haben), daher verwenden wir LNAs (die wirklich weit verbreitet sind ) und kombinieren eine sehr niedrige Rauschzahl mit einer angemessenen Verstärkung.

Diese Verstärker werden verwendet, um das Signal auf einen Pegel zu bringen, auf dem andere Verarbeitungen (wie Überlagerung , Direktwandlung und AGC , um nur 3 der verschiedenen Möglichkeiten zu nennen) durchgeführt werden können.

HTH

Wie man ein sehr kleines Signal verstärkt
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v