Radiomodtager Følsomhed Inkluderer:
Grundlæggende om modtagerens følsomhed Signal / støjforhold SINAD Støj Figur, NF Støjgulv Gensidig blanding

Signal / støjforhold, SNR eller S / N-forhold er en af de mest enkle metoder til måling af radiomodtagers følsomhed.

Signal til støjforhold definerer forskellen i niveau mellem signalet og støj for et givet signalniveau. Jo lavere støj, der genereres af modtageren, jo bedre er signal / støj-forholdet.

Som ved enhver følsomhedsmåling bestemmes den samlede radiomodtagers ydeevne af frontend-RF-forstærkerens trin. Enhver støj, der introduceres af den første RF-forstærker, føjes til signalet og forstærkes af efterfølgende forstærkere i modtageren.

Da den støj, der indføres af den første RF-forstærker, forstærkes mest, bliver denne RF-forstærker den mest kritiske med hensyn til det samlede RF-kredsløbsdesign for radiomodtagernes følsomhed.

Følgelig bør fokus for RF-kredsløbskonstruktionen for enhver radiomodtager fokusere på de indledende faser af radioen, da disse har langt den største effekt på signal til støjydelse.

Begreb signal / støj S / N-forhold SNR

Selv om der er mange måder at måle en radiomodtageres følsomhed på, er S / N-forholdet eller SNR en af de mest ligetil, og det bruges i en række forskellige applikationer.

Begrebet signal / støjforhold bruges også i mange andre områder inklusive lydsystemer og mange andre områder af kredsløbet det design.

Signal-til-støj-forholdet for et signal i et system er let at forstå, og det er derfor blevet udbredt i mange områder.

Det har dog et antal begrænsninger, og selv om det er meget udbredt, bruges andre metoder, herunder støjtal, ofte også. Ikke desto mindre er S / N-forholdet eller SNR en vigtig specifikation og bruges i vid udstrækning som et mål for ydeevnen for mange RF-kredsløbsdesign, især for radiomodtagers følsomhed

Forskellen vises normalt som et forhold mellem signalet og støj, S / N, og det udtrykkes normalt i decibel. Da signalindgangsniveauet naturligvis har en effekt på dette forhold, skal indgangssignalniveauet gives. Dette udtrykkes normalt i mikrovolt. Typisk specificeres et bestemt inputniveau, der kræves for at give et 10 dB signal / støjforhold.

Definition af signal til støjforhold

Det er ofte nyttigt at have en kortfattet definition af signal til støj forhold, da dette kan gøre det nemmere at kontrollere de overordnede specifikationer i radiomodtagerens datablade.

Denne definition af signal til støjforhold forklarer de forskellige elementer i signal til støjforhold, der skal kontrolleres, når man ser på enhver SNR-specifikation i et datablad osv.

Signal / støjforhold formel

Signal / støjforholdet er forholdet mellem det ønskede signal og den uønskede baggrund støj. Det kan udtrykkes i sin mest basale form ved hjælp af nedenstående formel S / N-forhold:

Det er mere almindeligt at se et signal til støjforhold udtrykt på en logaritmisk basis ved hjælp af decibel med nedenstående formel:

Hvis alle niveauer udtrykkes i decibel, kan formlen forenkles til ligningen nedenfor:

Effektniveauerne kan udtrykkes i niveauer såsom dBm (decibel relativ til et milliwatt eller til en anden standard, hvormed niveauerne kan sammenlignes.

Effekt af båndbredde på SNR

Et antal andre faktorer bortset fra den grundlæggende ydeevne for sættet kan påvirker signal til støjforhold, SNR-specifikation. Den første er modtagerens faktiske båndbredde. Da støj spreder sig over alle frekvenser, findes den jo jo bredere båndbredden på modtageren er, jo større er støjniveauet. Derfor skal modtagerens båndbredde angives.

Mere specifikt kan støjeffekt beregnes:

Hvor:
k = Boltzmanns konstant
T = temperatur i absolutte grader R = modstand af kredsløbet

Det er værd at bemærke, at støjniveauet er uafhængigt af systemimpedans som støjeffekten er kun proportional med Boltzmanns konstante, båndbredde og temperatur.

For specifikationer for radiomodtagere er hovedaspektet målingens båndbredde.

Det er faktisk til dette grund til, at når der modtages svage signaler i et radiokommunikationssystem, reduceres båndbredden til det minimale niveau, der er i overensstemmelse med modtagelse af signalet med dets sidebånd. Dette reducerer termisk støj såvel som off-channel interferens.

Måling af signal til støjforhold

Den måde, hvorpå signal / støjforholdet måles, er relativt ligetil – lidt testudstyr er nødvendig, og metoden er ret let.

Det nødvendige udstyr til at gennemføre testningen består af to testinstrumenter. Den vigtigste er en RF-signalgenerator. Dette testinstrument skal naturligvis have et frekvensområde, der dækker radioens. Det skal også være muligt nøjagtigt at justere outputniveauet ned til omkring og under det forventede niveau for følsomheden af den radio, der testes, uden at noget signal lækker rundt om den endelige dæmper i generatoren. RF-signalgeneratoren skal også have en udgangsimpedans, der passer til radioen – typisk 50Ω

Det andet testinstrument, der kræves, er et ægte RMS-voltmeter, der kan måle lydudgangen fra radioen.

Når generatorsignalet er slået fra, tildeles modtageren et 50Ω match, og lydmåleren registrerer støj genereret af selve modtageren. Dette niveau noteres, og signalet tændes. Dets niveau justeres, indtil lydniveaumåleren læser et niveau, der er 10 dB højere end bare støj alene. Generatorens niveau er det, der kræves for at give 10 dB signal / støjforholdet.

Den sidste udsagn var ikke strengt sandt. Mens den første aflæsning af støj er ret nøjagtig, inkluderer den anden aflæsning af signalet også noget støj. I lyset af dette vil mange producenter angive et lidt andet forhold: nemlig signal plus støj til støj (S + N / N). I praksis er forskellen ikke særlig stor, men S + N / N-forholdet er mere korrekt.

Signalet skal også være på et lavt niveau, og hvis det er muligt, skal den automatiske forstærkningskontrol deaktiveres ellers resultaterne kan være skæv.

Punkter, der skal bemærkes ved måling af signal til støjforhold

SNR, signal til støjforhold er en meget bekvem metode til at kvantificere følsomheden af en modtager, men er nogle punkter, der skal bemærkes ved fortolkning og måling af signal til støjforhold.

For at undersøge disse er det nødvendigt at se på, hvordan målingerne af signal til støjforhold, SNR foretages. En kalibreret RF-signalgenerator bruges som en signalkilde for modtageren. Den skal have en nøjagtig metode til at indstille outputniveauet til meget lave signalniveauer. Derefter ved modtagerens output bruges et ægte RMS AC voltmeter til at måle outputniveauet.

• S / N og (S + N) / N Ved måling af signal til støjforhold der er to grundlæggende elementer til målingen. Den ene er støjniveauet og den anden er signalet. Som et resultat af måden, der foretages, inkluderer signalmålingen ofte også støj, dvs. det er et signal plus støjmåling.

  Dette er normalt ikke for meget af et problem, fordi signalniveauet er antages at være meget større end støj. I lyset af dette vil nogle modtagerproducenter angive et lidt andet forhold: nemlig signal plus støj til støj (S + N / N). I praksis er forskellen ikke stor, men S + N / N-forholdet er mere korrekt.

• PD og EMF Lejlighedsvis vil signalgeneratorniveauet i specifikationen nævne, at det er enten PD eller EMF. Dette er faktisk meget vigtigt, fordi der er en faktor 2: 1 mellem de to niveauer. For eksempel 1 mikrovolt EMF. og 0,5 mikrovolt PD er de samme.

  EMF (elektromotivkraft) er åben kredsløbsspænding, hvorimod PD (potentiel forskel) måles, når generatoren er belastet. Som et resultat af den måde, hvorpå generatorens niveau kredsløb fungerer, antager det, at der er anvendt en korrekt (50 Ohm) belastning. Hvis belastningen ikke er denne værdi, vil der være en fejl. På trods af dette antager det meste udstyr værdier i PD, medmindre andet er angivet, men det er altid værd at kontrollere, hvis det er muligt.

Specifikationer for signal til støjforhold

Forholdet mellem signal og støj er ofte en af de parametre, der er beskrevet i specifikationen eller databladet for en radiomodtager.

For at specifikationen skal være meningsfuld, skal specifikationen angive forskellige elementer og testbetingelser.

• Selve signal / støjforholdet: Dette er selvfølgelig det grundlæggende specifikation, og det er forskellen mellem det ønskede signal og støj.

• Signalniveau: Signalniveauet har stor indflydelse på forholdet mellem signal og støj, og derfor skal signalniveauet angives. Typisk når der specificeres et følsomhedsniveau med hensyn til SNR, angives det signalindgangsniveau, der kræves for at give et signal til støjforhold på et fast tal, typisk 10 dB.

• Båndbredde: Da båndbredden har en direkte effekt på støjniveauet, skal båndbredden angives inden for specifikationen. Brugte båndbreddetal vedrører normalt de moduleringstyper, der anvendes, ofte 6 kHz for AM, 3 kHz for SSB og smallere for Morse.

• Modulation: Signal / støjforholdet afhænger af anvendt type modulering. Typisk bruges signal / støjforhold til AM og SSB.

  Derudover viser det sig, at når modulet anvendes, har moduleringsniveauet en effekt. Jo højere niveauet for modulering, jo højere er lydudgangen fra modtageren. Ved måling af støjydelsen måles lydudgangen fra modtageren, og følgelig har AM-moduleringsniveauet en effekt. Normalt vælges et moduleringsniveau på 30% til denne måling.

• Temperatur: I teorien har temperaturen en effekt på støjniveauet, da det meste af modtagerstøj er termisk. Derfor har temperatur en effekt, men i virkeligheden antages temperaturen at være stuetemperatur, 20 ° C.

• PD / EMF: Specifikationer skal angive, om indgangssignalniveauet er PD eller EMF. I praksis gøres dette sjældent, og det antages normalt, at målingen er den potentielle forskel.

• Frekvens: I de fleste specifikationer for følsomhed mellem signal og støjforhold, der anvendes i databladene til radiomodtagere, gives signal til støjforhold for forskellige frekvensbånd. Da selve radioens følsomhed vil variere for forskellige frekvenser og bånd, er det nødvendigt at give følsomhedstallene fede passende punkter.

Det er forholdsvis standard, at S / N-forholdsspecifikationen for forskellige modtagere sammenlignes, generelt er ydeevnen angivet for indstillede parametre. Typisk angives indgangsspændingen for et signal til støjforhold på 10 dB.

For en HF-radiokommunikationsmodtager kan man typisk forvente at se et tal i området 0,5 mikrovolt for en 10 dB S / N i en 3 kHz båndbredde for SSB eller Morse. For AM kan et tal på 1,5 mikrovolt for en 10 dB S / N i en 6 kHz båndbredde ved 30% modulation ses.

Da følsomheden vil variere alt efter den anvendte moduleringstype, båndbredde og frekvensbånd, der er dækket af radioen, gives ofte en tabel med figurer, der dækker alle de nødvendige kombinationer.

Selvom der er mange parametre, der bruges til at specificere følsomhedens ydeevne for radiomodtagere, er signal / støjforholdet et af de mest basale og lette at forstå. Det bruges derfor i vid udstrækning til mange radiomodtagere, der bruges i applikationer lige fra udsendelsesmodtagelse til fast eller mobil radiokommunikation.

Flere vigtige radioemner:
Radiosignaler Modulationstyper & teknikker Amplitudemodulation Frekvensmodulation OFDM RF-blanding Faselåste sløjfer Frekvenssynthesizere Passiv intermodulation RF-dæmpere RF-filtre RF-cirkulator Radiomodtagertyper Superhet-radio Modtagerselektivitet Modtagerfølsomhed Modtager stærk signalhåndtering Modtager dynamisk område
Vend tilbage til menuen Radioemner. . .