無雜散動態(tài)范圍SFDR(Spurious Free Dynamic range),，已經成為一個重要的性能指標,，直接影響到通信系統(tǒng)的等級水平,，尤其是對數(shù)字化的VHF/UHF寬頻段接收機，SFDR這個指標,，越來越受到設計者與質量監(jiān)督人員的重視,。

一,、噪聲系數(shù)-靈敏度

噪聲系數(shù)和靈敏度是兩個通常和接收機檢測小信號能力有關的參數(shù)，接收機的電路通常在輸入信號上疊加上少量比熱效應大的噪聲,，在檢測VHF/UHF頻段的小信號時，電路噪聲是通常的限制值,。

接收機的噪聲系數(shù)是一個非?；镜膮?shù)，也是衡量接收機電路所附加的噪聲大小的量度,。公式1以術語信噪比的方式給出了電子設備噪聲系數(shù)的定義：

NF=   10log（Si/Ni)/(So/No)　?。?）

注：NF：以dB方式表示的噪聲系數(shù)；

Si：設備輸入端的信號功率,；

Ni：設備輸入端的噪聲功率,；

So：設備輸出端信號功率；

No：設備輸出端噪聲功率,。

另一方面,，靈敏度不是一個基本量，它是用來衡量接收機對給定電平信號的檢測能力的,，并且依賴于幾個因素,，如所用的調制類型和調制度、采用的中頻（IF）帶寬和解調（Video）帶寬,、所要求的解調器輸出信納比,，而不僅僅是噪聲系數(shù)。這些因素對接收機靈敏度的之間的關系可以用公式2來簡單表示,，盡管只是大概：

S = -174dBm ± NF + 10logB + Ksn + Km　?。?）

注：S：靈敏度，dBm,；

-174dBm：是室溫下,，1Hz帶寬的熱噪聲（KTB）；

NF：噪聲系數(shù),，dB,；

B：中頻帶寬，Hz,，（假設是視頻或解調帶寬的兩倍）

Ksn：期望的解調信號信納比,，dB；

Km：調制特性函數(shù),，dB,。

上式表示靈敏度是隨著噪聲系數(shù)的減小和/或中頻帶寬的減小而改善的（變得更小）,。鑒于最常用的中頻帶寬范圍在10kHz至5MHz以上,，常用的VHF/UHF   接收機其噪聲系數(shù)在6dB至12dB之間,。因此，典型接收機所選擇的中頻帶寬比實際接收機的噪聲系數(shù)更大的影響接收機靈敏度,。用公式2舉例靈敏度的計算,，假設讓一具有10dB噪聲系數(shù)的接收機，用10kHz中頻帶寬,，解調一調制度為50%的調幅信號,。要求解調輸出具有10dB的信納比。

因此：

NF = 10dB,；

10logB = 40dB （10kHz中頻帶寬）,；

Ksn = 10dB，所要求的 ,；

Km = 6dB,，50% 調幅。

將以上數(shù)據(jù)代入公式2：

S = -174dBm + 10dB + 40dB + 10dB + 6dB

= - 108dBm

= 0.9μV

二,、互調失真

所有的接收機都采用具有固有非線性特性的RF-IF信號處理電路,，隨之而來的，影響VHF/UHF接收機性能的另一個重要參數(shù)是雙音互調失真,。當兩個足夠大但是有害的信號被加入到接收機的天線輸入端時,，它們在RF段混合產生了被認為是互調產物的虛假信號。如果這些產物中的一個頻率靠近了接收機的工作頻率時,，它將被當作同一頻率的輸入信號而被RF-IF段和解調器處理,，影響接收機靈敏度。

接收機的三階截點越高,，就越不易受由帶內大信號引起的虛假響應的影響,。

不幸的是，高截點接收機的設計常常不能兼顧到同時帶來的對低噪聲系數(shù)的要求,。通常采取折中的辦法以兼顧接收機的噪聲系數(shù)和三階截點,。

作為一項主要的規(guī)則，為高截點指標而設計的接收機通常采用壓縮點比截點高1dB的RF-IF放大器級和雙平衡混頻器,。這些功率放大器通常有更高的噪聲系數(shù),，并且消耗比小信號放大器更多的電源功率。高功率混頻器較高的本振驅動電平,，其結果帶來了更高的本振輻射電平,，以及更大的內部虛假響應，而不僅僅是電源功率的消耗,。因此,，要求接收機具有特別高的截點，會產生出一系列的設計問題和設備非常昂貴的后果,。

三,、無雜散動態(tài)范圍

另一個經常用以衡量接收機性能的參數(shù)是無雜散動態(tài)范圍,。這里用“無雜散動態(tài)范圍”來表示整個動態(tài)范圍的一部分，是指當兩個等功率信號輸入時,，沒有超過噪底3dB的虛假信號的范圍,。接收機的動態(tài)范圍是指可用的輸入信號范圍。許多標準已經被用于定義這個可用范圍的上限和下限,。一個經常用來確定動態(tài)范圍下限的標準稱為最小可檢測信號,，被定義為在一個給定的中頻（IF）帶寬內，大于等效噪聲功率3dB的信號,。公式3表示最小可檢測信號（MDS）與接收機噪聲系數(shù)和IF帶寬的關系：

PL = MDS = -171dBm + NF + 10logB　　（3）

這里：

PL ：動態(tài)范圍下限,，dBm,；

MDS：最小可檢測信號，dBm,；

NF：噪聲系數(shù),，dB；

B： IF 帶寬,，Hz,。

無雜散動態(tài)范圍（SFDR）的上限典型規(guī)定為：產生等于最小可檢測信號的三階互調產物的兩個等電平輸入信號電平。

MDS =3（Pu）- 2（IP）　?。?）

這里：

Pu：無雜散動態(tài)范圍的上限,，dBm；

IP：接收機三階截點,，dBm,。

功率上限值由公式5給出：

Pu = 1/3（MDS + 2IP）

= 1/3（-171dBm + NF + 10logB）+ 2/3（IP）　　（5）

由上述對PL,、Pu的表達式,，無雜散動態(tài)范圍可得到公式6：

SFDR = Pu - PL = 1/3（MDS + 2IP）- MDS

= 2/3（IP - MDS）

= 2/3（IP–NF - 10logB + 171dBm）           （6）

這里：

SFDR：無雜散動態(tài)范圍，dBm,。

由此可見,，無雜散動態(tài)范圍是同截點成正比的，與噪聲系數(shù)和中頻帶寬成反比的,。換句話說,，動態(tài)范圍是隨著噪聲系數(shù)的減小、中頻帶寬的變窄而增大的,，而不僅僅是更高的截點,。

舉一個計算典型高性能接收機動態(tài)范圍的例子，假設噪聲系數(shù)10dB,，中頻帶寬10kHz,，輸入截點-5dBm,，將這些數(shù)值代入公式9的各項中：

SFDR = 2/3（-5 dBm - 10dB – 40dB + 171dBm）

= 77.3dB

參考：

無雜散動態(tài)范圍，在放大器或模數(shù)轉換器指標中的定義

無雜散動態(tài)范圍：當放大器最小可檢測輸出電平與放大器輸入等雙音時在輸出口產生的互調相等時,，放大器輸入口最小可檢測信號與放大器等雙音時的輸入電平的差值為無雜散動態(tài)范圍,。

無雜散動態(tài)范圍衡量的只是相對于轉換器滿量程范圍(dBFS)或輸入信號電平(dBc)的最差頻譜偽像，是轉換器的主要性能指標之一,，改善轉換器的無雜散動態(tài)范圍對提高轉換器的性能具有很重要的作用,。

在ADC中，無雜散動態(tài)范圍(SFDR)指載波頻率(最大信號成分)的RMS幅度與次最大噪聲成分或諧波失真成分的

RMS值之比,，SFDR通常以dBc (相對于載波頻率幅度)或dBFS (相對于ADC的滿量程范圍)表示,。

在DAC中，無雜散動態(tài)范圍(SFDR)指載波頻率(最大信號成分)的RMS幅度與次最大失真成分的RMS值之比,，SFDR通常以dBc (相對于載波頻率幅度)或dBFS (相對于DAC的滿量程范圍)表示,。具體取決于測量條件，SFDR在預先定義的窗口或奈奎斯特頻率內觀測,。

SFDR基本頻率與雜波信號最大值的數(shù)量差,，通常以dBc(相對于載波頻率幅度)或dBFS(相對于DAC的滿量程范圍)表示，具體取決于測量條件,。圖1給出了無雜散動態(tài)范圍(SFDR)的示意,。其中假設送入轉換器的信號為純正弦?；l分量的rms值與最大的諧波雜散之間的幅度差值定義為無雜散動態(tài)范圍,。