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RF Cascade Budgetanalysator

Berechnen Sie die kaskadierte Rauschzahl, die Verstärkung, IIP3 und P1dB für eine N-stufige HF-Signalkette mithilfe der Friis-Formeln. Fügen Sie Ihre Stufenliste als JSON ein, legen Sie Ihre Systemspezifikationen fest und erhalten Sie eine zeilenweise Kaskadentabelle, eine Sensitivitätsanalyse und Monte-Carlo-Ertragsstatistiken für alle Komponententoleranzen.

Pro: eigene Rechenleistung, ohne Werbung
Free tier limits:Upgrade for full access
Inputs

Reihe von Bühnenobjekten. Typ: „amp"|"filter"|"attenuator"|"mixer"|"switch“. Passive Stufen (Filter/Dämpfer/Schalter) stellen automatisch NF = |Gain| ein.

z. B. 10e6 = 10 MHz IF-Bandbreite

Frequenz, mit der |S21|² aus hochgeladenen Touchstone-Dateien abgetastet werden soll. 0 = automatisch (Mittelband der Datei).

Am Detektor ist ein SNR erforderlich, das als SFDR-Referenzuntergrenze verwendet wird. 0 = SFDR aus dem Lehrbuch, das sich auf den Grundrauschen bezieht. Stellen Sie z. B. 12 dB ein, um den SFDR stattdessen auf eine nutzbare Empfindlichkeitsuntergrenze zu beziehen.

So funktioniert's

Das Friis Rauschzahlenformel zeigt, dass die erste Stufe das System NF dominiert:

F_total = F₁ + (F₂−1)/G₁ + (F₃−1)/(G₁G₂) + ···

Der Beitrag jeder nachfolgenden Phase wird durch alle vorangegangenen Gewinne geteilt. Ein LNA mit hoher Verstärkung und niedrigem NF in Position 1 unterdrückt alles stromabwärts — bis die letzte Stufe mit hoher Leistung den IIP3 begrenzt.

Das kaskadiertes IP3 funktioniert in die entgegengesetzte Richtung:

1/IIP3_total = 1/IIP3₁ + G₁/IIP3₂ + G₁G₂/IIP3₃ + ···

Hier dominieren spätere Stufen mit hohem akkumuliertem Gewinn vor ihnen. Der letzte Verstärker vor dem ADC ist in der Regel der IIP3-Engpass. Diese Spannung — bei NF muss die Verstärkung früh gesetzt werden, aber die Streuung der Verstärkung erhöht die IIP3-Belastung auf späteren Stufen — ist der grundlegende Kompromiss beim Kaskadendesign.

Das kaskadiert P1dB wird auf die gleiche Weise aus dem eigenen P1dB jeder Stufe berechnet — nicht anhand von IIP3 geschätzt — und der Ausgang P1dB ist der Eingang P1dB plus der Kettenverstärkung abzüglich der 1 dB der Komprimierung, die ihn definiert.

Das Monte Carlo durchsucht die Stufen Gain (±0,5 dB σ), NF (±0,3 dB σ für aktive Stufen) und IIP3 (±2 dB σ), um die Verteilung der Systemmetriken über ein Fertigungslos zu berechnen.

Verwandte Rechner

Häufig gestellte Fragen

Warum wird mein IIP3 nach dem Hinzufügen eines Verstärkers mit hoher Verstärkung viel schlechter?+

Cascaded IIP3 wird von Stufen dominiert, vor denen eine große Verstärkung liegt. Das Hinzufügen eines Verstärkers mit 20 dB vor einer schwachen Stufe verstärkt das Signal um das 100-fache, sodass selbst eine winzige Nichtlinearität in dieser schwachen Stufe große Intermodulationsprodukte am Ausgang erzeugt. Die Friis IIP3-Formel (1/IIP3_total = Σ G_cumul/IIP3_i) macht dies deutlich: Der IIP3-Beitrag jeder Stufe wird durch die akkumulierte Eingangsverstärkung dividiert, nicht durch diese reduziert.

Was bedeuten die MC-Konfidenzbänder auf NF?+

Die p5/p50/p95 NF-Bänder stammen aus mehr als 50.000 Versuchen, bei denen die Verstärkung jeder Stufe um ±0,5 dB (σ) und die NF jeder aktiven Phase um ±0,3 dB (σ) gestört wird. Bei p95 NF handelt es sich um das 95. Perzentil im schlechtesten Fall — bei 95% der hergestellten Einheiten liegt der NF über diesem Wert. Schreiben Sie Ihre Systemspezifikation anhand der p95-Kurve, nicht anhand des Nennwerts. Der Ertragsprozentsatz gibt an, welcher Bruchteil der Einheiten alle Spezifikationen gleichzeitig erfüllt.