[参考译文] IWR6843AOPEVM：SNR 计算

大家好：

对于您拥有的方程、它更像是 SNR 计算、而不是功率方程。  下面是 TI 雷达培训 https://www.ti.com/video/5415203482001中的功率公式 。  功率公式中没有线性调频脉冲持续时间、NF 和线性调频脉冲数。  

此致！

自贡

您好、Zigang：

感谢您的答复。

将提供的参数代入公式后、我仍然获得 PR =-111.93dB、这与我在 mmWave Studio 中获得的-55dBFS 测量值有很大差距(请参阅下一条消息中的计算)。

能否为这种差异提供解释？

谢谢。

什洛米

以下是代码及其输出、显示的值与-55dBFS 相差较大。 请您说明一下这种区别背后的原因吗？

代码：

KB = 1.38e-23 
T = 290 
Sigma_dbsm = 20 
PT_dBm = 12 
GT_dB = 5 
GR_dB = 5 
r_m = 13.29 
IF_BW =最小值(0.9*12.5e6、10e6) 

PT = 10**((Pt_dBM-30)/10) 
Gt =10**(GT_DB/10) 
Gr = 10**(Gr_dB/10) 
Σ= 10**(sigma_dbsm/10) 

HANN = NP.HAN宁(64) 
校正因子=10*NP.log10(2**16-1)+20*NP.log10(64/SUM (HANN)*4) 
PR = Pt * Gr * Gt * lambda_m**2 * sigma /(4*NP.PI)**3 * R_m **4) 

打印(f"pr_db=｛10*np.log10 (pr)｝[dB]") 
打印(f"pr_dBFS=｛10*np.log10 (pr)-校正因子｝[dBFS]") 

噪声= KB*T*IF_BW 
打印(f"N=｛10*NP.log10 (噪声)-校正因子｝[dBFS]") 

您好、Shlomi：

接收电源位于 RX 链的输入端。   dBFS 是 ADC 的输入端。  我认为、您需要应用来自 RX 输入的 RX 增益、才能将输入到 ADC 输入。   此外、dBm 到 dBFS 也不正确。  

检查以下关于 dBm 到 dBFS 转换的 e2e 主题。  

AWR1243：在复杂1x、复杂2x 和实模式下进行 Radar Studio 后处理时的 dBFS 缩放-传感器论坛-传感器- TI E2E 支持论坛

此致！

自贡

抱歉、我错了、-55dBFS 不是在 ADC 输入端、而是在2D FFT 输出端、因此您必须在计算中添加2D FFT 增益。  

PR_dBm + RX_GAIN + dBmTodBF_conversion + 10* log10 (rangeFFTSize)+ 10* log10 (DopplerFFTSize)

此致！

自贡

您好、Zigang：

似乎没有与 PR_dBFS 公式中的校正因子建立联系。 我按照您的建议修改了代码、现在输出更接近-55dBFS。 具体而言、 PR 为-58.96dBFS 。 我没有使用 Rx_GAIN、因为它在以下代码中已计入 Gr。

您能否确认代码是否准确描述了在2D FFT 之后从接收功率到功率的转换、以 dBFS 为单位？

谢谢。
什洛米

KB = 1.38e-23 
T = 290 
Sigma_dbsm = 20 
PT_dBm = 12 
GT_dB = 5 
GR_dB = 5 
r_m = 13.29 

PT = 10**((Pt_dBM-30)/10) 
Gt =10**(GT_DB/10) 
Gr = 10**(Gr_dB/10) 
Σ= 10**(sigma_dbsm/10) 

rangeFFTSize = 64 
DopplerFFTSize = 31 

PR = Pt * Gr * Gt * lambda_m**2 * sigma /(4*NP.PI)**3 * R_m **4) 
PR_dBm = 10*NP.log10 (PR)+ 30 

dBmTodBF_conversion =-10 

PR_dBFS = PR_dBm + dBmTodBF_conversion + 10*NP.log10 (rangeFFTSize)+ 10*NP.log10 (DopplerFFTSize) 
PRINT (f"PR=｛np.round (PR_dBFS、2)｝[dBFS]") 

大家好：

这是我的理解。   您可以利用距离 FFT 大小或多普勒 FFT 大小来查看同一公式是否仍然有效。  

此致！

自贡

您好！

让我们从不同的角度来解决该问题。

在下面的 mmWave Studio 屏幕截图中、在5.856m 处检测到 RCS 为21dBSm 的角落。

此角寄存器的接收功率为-45.8dBFS。 此外、表示噪声水平的高速电池的平均功率(如果该假设不正确、请更正我)为-94.39dBFS。 因此、通过一个简单的振幅 为48.59dB 的 SNR 。

我努力通过在 Python 中独立处理原始数据 bin 文件来复制这个 SNR 结果。

最初、我通过选择相同的子帧和通道来确保时域图准确匹配、从而确认 bin 文件读取成功。

然后、我在两个轴上传导范围窗口化和 FFT、计算结果绝对值的10*log10。

随后、我以50.7dB 的强度在正确范围内观察到了目标。 然而、在最高速度单元从同一范围内提取的噪声水平为25.6dB、从而导致 25.1dB 的 SNR 的48.59dB 不符合 mmWave Studio 报告的要求。

您能否帮助确定不一致之处？

提前感谢、

什洛米

mmWave Studio 的屏幕截图：

Python 处理

大家好：

当绘制2D FFT 输出从线性幅值到 dB 时,您需要采用20*log10()。

此致！

自贡

明白了、感谢您清除它。

很明显、测量的 SNR 和理论 SNR 之间仍然存在差异。

在下面提供的代码中、您将注意到理论 SNR 计算-

对于 R=5.85m 的情况、我应整合7dB 的额外损耗、以大致匹配 mmWave Studio 报告的 SNR。

对于 R=12m 或20m 的情况、我应考虑10dB 的额外损耗来实现类似的结果。 对于附加损耗、这些值看起来非常高；通常、我们预计约为5dB。

1.您能否对这种不一致性提出任何见解?

2.预计额外损耗为10dB 似乎合理吗？

3.与较大的距离相比、5.85m 范围内的额外损耗值为何不同？

感谢您提前提供宝贵意见、

什洛米

Python 代码：

KB = 1.38e-23 
T = 290 
Sigma_dbsm = 21.78 
PT_dBm = 10 # AOP 器件- 10dBm、非 AOP 器件- 12dBm 
GT_dB = 5 
GR_dB = 5 
r_m = 5.85 
Ramp_End_Time = 11e-6 
ADC_ADC_ Start_Time = 5.12e-6 
TOT = 31*(Ramp_End_Time - ADC_TOT Start_Time)#目标时间 
NF_dB = 14 
L_dB = 7 

PT = 10**((Pt_dBM-30)/10) 
Gt =10**(GT_DB/10) 
Gr = 10**(Gr_dB/10) 
Σ= 10**(sigma_dbsm/10) 
NF = 10**(NF_DB/10) 
L = 10**(L_dB/10) 

SNR = Pt * Gt * Gr * lambda_m **2 * sigma * tot /(4*np.pi)**3 * KB * T * NF * L * R_m **4) 

结果：

SNR = 47.681488878872464 [dB]

大家好：

您可以通过线性调频脉冲配置发送吗？  

此致！

自贡

您好！  

当然、以下是用于上述 线性调频脉冲配置的参数：

起始频率60GHz

频率斜率65 MHz /μ s

采样率12.5MHz

样本数64

线性调频脉冲环路31

空闲时间5usec

ADC 有效开始时间5.12usec

斜升结束时间11usec

帧周期0.8ms

谢谢。

什洛米

您好、Shlomi：

将测量 SNR 与理论计算 SNR 进行匹配始终是一项挑战。  具有类似实验的专家将在一两天内与您联系。  

此致！

自贡

尊敬的 Nathan：

感谢您的回复。

根据我的理解、积分时间应计算为31 x (斜坡结束时间- ADC 开始时间)、其中31是线性调频脉冲数。 这会影响热噪声计算、并因此影响 SNR。 如果有任何忽视、请告诉我。

关于 Rx 增益、它似乎与 SNR 计算无关、因为它对目标和噪声功率的影响相同。 但它解释了计算出的接收功率和测量出的接收功率之间的一致性。  

除了积分时间外、我们的理论计算似乎几乎一致。 因此、解释测量 SNR 和理论 SNR 计算之间的差异是否有理由考虑额外的7-10 dB？

根据您的计算、当 L=0 (额外损耗)时、SNR 为38.74dB。 根据我的计算、SNR 为54.26dB、仍然具有零额外损耗。  

谢谢。
什洛米

尊敬的 Nathan：

我们将直接通过零速度与高速度二进制图进行 SNR 计算。

在此图中、根据以下公式、本底噪声随着线性调频脉冲数量的增加而降低：

N = K*T* NF *L*RX_GAIN/TOT

其中、目标上的时间 tot= N (RampEndTime - ADCstart)。

噪声系数(NF)和线性调频脉冲数(N)应以某种方式成为 SNR 公式的一部分、我在您的 Excel 中看不到它、这是我们计算之间的主要区别。

我同意接收功率不受线性调频脉冲数的影响(在此图中)、但正如我所提到的、本底噪声会受到影响、因此该图是2D FFT 图的表示、而该图实际上考虑了 FFT 期间的线性调频脉冲数。

你同意吗？ 如果是、在 r = 5.856m 时、我们理论上得到的 SNR 为54dB、而测量的 SNR 为47.8dB。 我的问题是：假设此范围内的损耗(L)额外增加7dB 是否正确？

谢谢。

什洛米

尊敬的 Shlomi：

您是如何 在右上角创建图表的？ Studio 似乎指示您正在使用的线性调频脉冲数是31中的1。 如果您仅使用1个线性调频脉冲、则无法区分低多普勒和高多普勒 频段、因为速度信息来自多个线性调频脉冲上的 FFT。 您是否修改了 Studio 以在右上角 的图形上显示信息？ 或者、这是未修改的代码中的一个选项吗？

此外-您从哪里得到该方程？ 这是否不表示损耗增加、噪声功率增加？ 此外、看起来您在目标上将时间代入带宽、我认为这对单个线性调频脉冲有效、但对多个线性调频脉冲可能没有意义。

N=K*T* NF * L*RX_GAIN/tot[/quot]

此致！

纳特

您好、Nate！

感谢您的及时响应。

我将在一个帧内使用2个子帧。 在右上角的图形中、我可以选择要分析的特定帧、并对4个图形进行相应的调整。

务必要了解、更改线性调频脉冲数不会影响顶部的两个图、因为它们与全子帧处理有关。

在右上角子图中、蓝色线表示从零速度单元的左上角子图接收的功率、而黑线(噪声级别)表示每个距离的高速平均值。 由于它们缺少目标数据、因此它们反映噪声级别。

若要验证这些观察结果、您可以使用 mmWave Studio 中的 Advanced chirp Configuration 选项卡、并设置两个具有相同线性调频脉冲配置的相似子帧。 这将自动生成我的屏幕截图中所示的右上角的图形。

至于本底噪声方程、根据讨论线程[LINK]、应通过除以目标时间来计算噪声水平、该时间等于线性调频脉冲数乘以线性调频脉冲时间。

至于额外的损耗，考虑到我们就接收功率计算达成的协议[ Pt * Gt * Gr * lambda^2 * sigma * Rx_gain /((4ppi)^3 * R^4)]，并将右上角子图中的黑线识别为噪声水平，我们可以推断出 SNR 是接收功率除以噪声水平。 不过、考虑 SNR 公式包括额外的损耗和 tot、如果我们确认 tot 是上一线程所示噪声水平的一部分、我们可以得出结论、额外的损耗是本底噪声公式的一部分。

我期待听到您对此事的看法。

谢谢。
什洛米

尊敬的 Shlomi：

您的链接中引用的在线研讨会使用该公式。

基于此、噪声可以计算为(k T NF)/T_f、但我认为您不应在公式中用此值乘以损耗、而应除以损耗、因为损耗越多意味着噪声功率越低。  

此致！

纳特

您好、Nate！

因此、我们对其进行了校准、即通过除以目标上电时间计算本底噪声、即等于 N*(Ramp_End_Time - ADC_PWM Start_Time)、其中 N 是帧中的线性调频脉冲数。 我们到目前为止是否同意？

如果是、并且我们还同意、从右上角的子图中、我们可以通过 SNR = PR / N 来计算 SNR、其中 PR 是接收功率(蓝线)、N 是本底噪声(黑线)。

我们已经同意 PR 的公式,所以如果你和我在一起,你同意噪声水平包括在它的公式中的时间目标.

我们知道、额外的损耗应存在于 SNR 公式的分母中。 如果我们商定 PR 公式、那么这些损失可能是作为乘数的本底噪声公式中的唯一损失。

此外、如果我们回顾我之前描述的测量与理论表(引述如下)、我们会发现在额外损耗为10dB 的情况下、测量结果和理论结果是相似的。 否则、需要对10dB 的差异进行说明。

顺便说一下、如果我将表中的 SNR 分成 PR 和 N、则测量的功率和理论的接收功率是相似的、而本底噪声大约显示了10dB 的差异、我认为这是额外损耗的原因。

请分享您的想法。

谢谢。

什洛米

距离[m]	测得的 SNR [dB]	理论 SNR [dB](L=10dB)
5.856引脚	47.8	44.66
12.84	31.37	31
19.37	23.84	23.88

[/报价]

您好、Nate！

我们是否有关于 TX+RX 噪声系数值的经验法则？

您是否建议将 SNR 公式中的 NF 加倍？ 例如、如果接收器的 NF 为13dB、我是否应该在 SNR 公式中使用26dB 作为 NF？

从我的测量结果中、我观察到测量结果与理论结果之间存在7-10 dB 的视差、但还没有看到13dB 的差异。

您能否详细说明 AWR2544LOP 中的 TX+RX 噪声系数？

谢谢。
什洛米