射频晶片的幅移键控（Amplitude Shift Keying；ASK）编码或开关式编码（On-off Keying；OOK）超外差接收器目前正逐渐取代包括车库门、遥控门锁（Remote Keyless Entry；RKE）系统、胎压监测（Tire Pressure Monitoring；TPM）系统、家庭自动化系统以及其他应用中所使用的再生式接收器（Regenerative Receiver），这些接收器通常以315MHz或433MHz的频率运作，同时提供比再生式接收器更好的灵敏度，大部份这类型接收器都采用了以接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator；RSSI）放大器型式表现的对数型振幅侦测器，在越来越多厂商宣称拥有更卓越灵敏度的同时，使用者应该要知道这些元件所能达到的最佳灵敏度，这篇文章将提出一个可以用来在预设射频晶片杂讯指数（Noise Figure）下透过目标中频频宽与基频频宽预估特定射频晶片中ASK接收器灵敏度的步骤。

在这篇文章中可以看到接收信号强度指示（RSSI）放大器中的对数型振幅侦测会对低输入信号杂讯比（Signal-to-Noise Ratio；SNR）信号的输出SNR造成影响（临界效应），同时灵敏度也会依中频频宽与基频频宽的平方根改变，此外也将计算一些常见中频与基频频宽下所能取得的最佳灵敏度dBm值。

ASK接收器特性分析

大部份现代的幅移键控编码接收器都透过直接或经过一到多个频率转换步骤将调变后的射频信号送到振幅侦测器来侦测资料，其中振幅侦测器大多是一个具备RSSI侦测器，同时输出正比于射频或中频信号输入功率对数的射频或中频放大器。

由于RSSI侦测器为非线性，因此它会改变所输入信号的信号杂讯比（SNR），因此ASK灵敏度计算的主要关键就在RSSI侦测器的SNROUT相对于SNRIN的曲线。

步骤

在知道了SPROUT与SNR的相对关系后,可以透过以下的步骤来找出特定杂讯指数、中频频宽与资料率情况下的ASK灵敏度。

效能预测

由于RSSI侦测器是一种对数型侦测器，因此虽然有些复杂，但SNR的输出入关系可以用一个封闭型式算式来表示，1978年IEEE航太与电子系统信号交换（Transactions on Aerospace and Electronic Systems ）期刊中一篇简短但相当有用的论文[2]中就包含了一个SNROUT相对于SNRIN的相关导出式以及曲线图，在该篇文章中所附的图形不大同时也没有足够详细的参考标线，不过在将文章中的表示式输入Excel试算表时可以得到更详细的结果。(图一)中的图形绘出了一个线性侦测器的理想SNROUT=SNRIN曲线以供比较，请注意临界效应，在SNR为3.7dB的交叉点以下，SNR在经过侦测器时情况会越来越糟，而在这个交叉点之上，则会有所改善。

《图一 RSSI放大器的输出SNR与输入SNR相对关系图》

＜由于放大器的输出电压会随输入功率的对数形式变动，原因是信号与杂讯都经过一个非线性的转换，所造成的一个结果是输出端的信号杂讯比（SNR）会与输入端的SNR有所不同，在图中提供了一个线性侦测器的简单SNRIN=SNROUT曲线作为参考，对数型侦测器存在一个临界效应特性，就是在输入SNR低于3.7dB时输出SNR会受到大幅的影响。 ＞

(图二)则为结合了以上步骤(1)到步骤(4)，透过SNROUT与SNRIN相对曲线进行灵敏度计算的另一个Excel试算表结果，以杂讯指数为7dB为基准分别绘出三个不同中频频宽下的灵敏度与资料率的相对关系图，请注意其中灵敏度会以中频频宽或资料率的平方根幅度改善，主要原因是在RSSI SNR曲线范围内的灵敏度，SNROUT相对SNRIN斜率在以指数座标表示时大约为2，也就是平方定律关系。

《图二 ASK灵敏度与数据率的相对关系》

＜RSSI放大器的非线性特性会对输出端的SNR造成影响，带来的一个结果是对放大器的输出进行滤波并无法改善线性度中频频宽相对于基频带频宽的比值，在这方面大约是以这个比值的平方根变动。 ＞

这些曲线与ASK接收器的实际应用经验值相符，例如在3kbps资料率与280kHz中频频宽的情况下，灵敏度为-114dBm，在这个计算中使用11dB Eb/No，也就是ASK的BER为10- 3，可以得到在稳定CW信号下的SNR大约为12dB，由于资料的平均有效周期率为50％，因此最高Eb/No为14dB，因为选择1.5：1的基频频宽与资料率比，因此大约会低2dB。

结论

这里有三个假设条件，分别为：(1)RSSI侦测器输出的杂讯频宽与中频频宽相同；(2)RSSI侦测器输出的杂讯分布为高斯（Gaussian）型式；(3)基频频宽会随着资料率改变。

事实上，RSSI侦测器的杂讯频宽可能会比中频频宽大上许多，不过这可以透过提高系统的有效杂讯指数来加以考虑，如果在RSSI侦测器前有足够的放大增益，那么较大的频宽对杂讯指数的影响就较低。

另一方面，实际的输出杂讯分布并非高斯分布，因此如果要进行完整的分析将需要对RSSI输出的真正杂讯分布进行误差概率的计算，相信在特定BER条件下Eb/No的差距相当小，因此并不会大幅影响基本的结果。

基频频宽必须调整以符合所使用的资料率，例如在资料率为3kbps时频宽应该设在大约4.5kHz，如果使用1kbps的资料率，由于频宽还是一样因此效能并不会改变，不过当需要使用10kbps的资料率时，信号间的相互干扰将会大幅影响BER的效能。

在详细探讨后发现了几个重要的结果：