Sensibilidad del receptor de radio Incluye:
Conceptos básicos de sensibilidad del receptor Relación señal / ruido SINAD Figura de ruido Suelo de ruido NF Mezcla recíproca

La relación señal / ruido, SNR o relación S / N es uno de los métodos más sencillos para medir la sensibilidad del receptor de radio.

La relación señal / ruido define la diferencia de nivel entre la señal y el ruido para un nivel de señal dado. Cuanto menor sea el ruido generado por el receptor, mejor será la relación señal / ruido.

Al igual que con cualquier medición de sensibilidad, el rendimiento del receptor de radio en general está determinado por el rendimiento de la etapa del amplificador de RF frontal. Cualquier ruido introducido por el primer amplificador de RF se agregará a la señal y se amplificará mediante amplificadores posteriores en el receptor.

Dado que el ruido introducido por el primer amplificador de RF se amplificará al máximo, este amplificador de RF se convierte en el más crítico en términos del diseño general del circuito de RF para el rendimiento de la sensibilidad del receptor de radio.

En consecuencia, el enfoque del diseño del circuito de RF para cualquier receptor de radio debe centrarse en las etapas iniciales de la radio, ya que estas tienen, con mucho, el mayor efecto en el rendimiento de señal a ruido.

Concepto de relación señal / ruido SNR

Aunque hay muchas formas de medir el rendimiento de la sensibilidad de un receptor de radio, la relación S / N o SNR es una de las más sencillas y se utiliza en una variedad de aplicaciones.

El concepto de relación señal / ruido también se utiliza en muchas otras áreas, incluidos los sistemas de audio y muchas otras áreas de circuitos su diseño.

La relación señal / ruido de una señal en un sistema es fácil de comprender y, por lo tanto, se ha utilizado ampliamente en muchas áreas.

Sin embargo, tiene una serie de limitaciones, y aunque se utiliza ampliamente, también se utilizan con frecuencia otros métodos, incluido el factor de ruido. No obstante, la relación S / N o SNR es una especificación importante y se usa ampliamente como una medida del rendimiento de muchos diseños de circuitos de RF, particularmente para la sensibilidad del receptor de radio

La diferencia normalmente se muestra como una relación entre la señal y la ruido, S / N, y normalmente se expresa en decibelios. Como el nivel de entrada de la señal obviamente tiene un efecto en esta relación, se debe dar el nivel de la señal de entrada. Suele expresarse en microvoltios. Por lo general, se especifica un cierto nivel de entrada requerido para dar una relación señal / ruido de 10 dB.

Definición de la relación señal / ruido

A menudo es útil tener una definición concisa de señal a ruido relación, ya que esto puede facilitar la verificación de las especificaciones generales en las hojas de datos del receptor de radio.

Esta definición de relación señal / ruido explica los diferentes elementos de la relación señal / ruido que deben comprobarse cuando se mira cualquier especificación SNR en una hoja de datos, etc.

Relación señal / ruido fórmula

La relación señal / ruido es la relación entre la señal deseada y el fondo no deseado ruido. Se puede expresar en su forma más básica utilizando la fórmula de relación S / N a continuación:

Es más habitual ver una relación señal / ruido expresada en base logarítmica utilizando decibelios con la siguiente fórmula:

Si todos los niveles se expresan en decibelios, entonces la fórmula se puede simplificar a la siguiente ecuación:

Los niveles de potencia pueden expresarse en niveles como dBm (decibeles relativos a un milivatio, oa algún otro estándar mediante el cual se puedan comparar los niveles.

Efecto del ancho de banda en la SNR

Una serie de otros factores además del rendimiento básico del conjunto pueden afectan la relación señal / ruido, especificación SNR. El primero es el ancho de banda real del receptor. A medida que el ruido se extiende por todas las frecuencias, se encuentra t Cuanto mayor sea el ancho de banda del receptor, mayor será el nivel de ruido. Por consiguiente, es necesario indicar el ancho de banda del receptor.

Más específicamente, la potencia de ruido se puede calcular:

Donde:
k = constante de Boltzmann
T = temperatura en grados absolutos
R = resistencia del circuito

Cabe señalar que el nivel de ruido es independiente de la impedancia del sistema como la potencia de ruido es solo proporcional a la constante, el ancho de banda y la temperatura de Boltzmann.

Para las especificaciones del receptor de radio, el aspecto principal es el ancho de banda de la medición.

En realidad, es para esto razón por la que al recibir señales débiles en un sistema de comunicaciones por radio, el ancho de banda se reduce al nivel mínimo consistente con recibir la señal con sus bandas laterales. Esto reduce el ruido térmico y la interferencia fuera del canal.

Medición de la relación señal / ruido

La forma en que se mide la relación señal / ruido es relativamente sencilla: poco equipo de prueba es necesario y el método es bastante sencillo.

El equipo necesario para realizar la prueba consta de dos instrumentos de prueba. El principal es un generador de señales de RF. Este instrumento de prueba debe obviamente tener un rango de frecuencia que cubra el de la radio. También debe ser posible ajustar con precisión el nivel de salida hasta alrededor y por debajo del nivel anticipado de la sensibilidad de la radio bajo prueba sin que ninguna señal se escape alrededor del atenuador final en el generador. El generador de señal de RF también debe tener una impedancia de salida adecuada para la radio, típicamente 50Ω

El otro instrumento de prueba que se requiere es un voltímetro RMS real que puede medir la salida de audio de la radio.

Con la señal del generador apagada, se le da una coincidencia de 50Ω al receptor y el medidor de audio detectará el ruido generado por el propio receptor. Se anota este nivel y se enciende la señal. Su nivel se ajusta hasta que el medidor de nivel de audio lee un nivel que es 10 dB más alto que el ruido por sí solo. El nivel del generador es el requerido para dar la relación señal / ruido de 10 dB.

La última afirmación no era estrictamente cierta. Si bien la primera lectura del ruido es bastante precisa, la segunda lectura de la señal también incluye algo de ruido. En vista de esto, muchos fabricantes especificarán una relación ligeramente diferente: a saber, señal más ruido a ruido (S + N / N). En la práctica, la diferencia no es particularmente grande, pero la relación S + N / N es más correcta.

La señal también debe estar en un nivel bajo y, si es posible, el control automático de ganancia debe estar deshabilitado de lo contrario. los resultados pueden estar sesgados.

Puntos a tener en cuenta al medir la relación señal / ruido

SNR, la relación señal / ruido es un método muy conveniente para cuantificar la sensibilidad de un receptor, pero no Son algunos puntos a tener en cuenta al interpretar y medir la relación señal / ruido.

Para investigar estos es necesario observar la forma en que se realizan las mediciones de la relación señal / ruido, SNR. Se utiliza un generador de señales de RF calibrado como fuente de señal para el receptor. Debe tener un método preciso para ajustar el nivel de salida a niveles de señal muy bajos. Luego, en la salida del receptor, se utiliza un voltímetro de CA de valor eficaz verdadero para medir el nivel de salida.

• S / N y (S + N) / N al medir la relación señal / ruido Hay dos elementos básicos para la medición. Uno es el nivel de ruido y el otro es la señal. Como resultado de la forma en que se realizan las mediciones, a menudo la medición de la señal también incluye ruido, es decir, es una medición de señal más ruido.

  Esto normalmente no es un gran problema porque el nivel de la señal es se supone que es mucho más grande que el ruido. En vista de esto, algunos fabricantes de receptores especificarán una relación ligeramente diferente: a saber, señal más ruido a ruido (S + N / N). En la práctica, la diferencia no es grande, pero la relación S + N / N es más correcta.

• PD y EMF Ocasionalmente, el nivel del generador de señal en la especificación mencionará que es ya sea PD o EMF. En realidad, esto es muy importante porque hay un factor de 2: 1 entre los dos niveles. Por ejemplo, 1 microvoltio EMF. y DP de 0,5 microvoltios son lo mismo.

  La EMF (fuerza electromotriz) es el voltaje de circuito abierto, mientras que la DP (diferencia de potencial) se mide cuando el generador está cargado. Como resultado de la forma en que funciona el circuito de nivel del generador, se asume que se ha aplicado una carga correcta (50 ohmios). Si la carga no es este valor, habrá un error. A pesar de esto, la mayoría de los equipos asumirán valores en PD a menos que se indique lo contrario, pero siempre vale la pena verificar si es posible.

Especificaciones de la relación señal / ruido

La relación señal / ruido es a menudo uno de los parámetros detallados en la especificación o la hoja de datos de un receptor de radio.

Para que la especificación sea significativa, la especificación debe indicar varios elementos y condiciones de prueba.

• La relación señal / ruido en sí misma: esta es obviamente la especificación, y es la diferencia entre la señal deseada y el ruido.

• Nivel de la señal: el nivel de la señal tiene un impacto importante en la relación señal / ruido y, por lo tanto, debe indicarse el nivel de la señal. Normalmente, cuando se especifica un nivel de sensibilidad en términos de SNR, se indica el nivel de entrada de señal necesario para dar una relación señal / ruido de una cifra fija, normalmente 10 dB.

• Ancho de banda: como el ancho de banda tiene un efecto directo sobre el nivel de ruido, el ancho de banda debe indicarse dentro de la especificación. Las cifras de ancho de banda que se utilizan normalmente se relacionan con los tipos de modulación que se utilizan, a menudo 6 kHz para AM, 3 kHz para SSB y más estrecho para Morse.

• Modulación: la relación señal / ruido dependerá de la tipo de modulación utilizada. Normalmente, la relación señal / ruido se usa para AM y SSB.

  Además, se encuentra que cuando se usa AM, el nivel de modulación tiene un efecto. Cuanto mayor sea el nivel de modulación, mayor será la salida de audio del receptor. Al medir el rendimiento del ruido, se mide la salida de audio del receptor y, en consecuencia, el nivel de modulación del AM tiene un efecto. Por lo general, se elige un nivel de modulación del 30% para esta medición.

• Temperatura: en teoría, la temperatura tiene un efecto sobre el nivel de ruido ya que la mayor parte del ruido del receptor es térmico. Por lo tanto, la temperatura tiene un efecto, pero en realidad, se supone que la temperatura es la temperatura ambiente, 20 ° C.

• PD / EMF: las especificaciones deben indicar si el nivel de la señal de entrada es PD o EMF. En la práctica, esto rara vez se hace y normalmente se asume que la medición es la diferencia de potencial.

• Frecuencia: En la mayoría de las especificaciones de sensibilidad de relación señal / ruido utilizadas en las hojas de datos para receptores de radio, la relación señal / ruido se da para varias bandas de frecuencia. Como la sensibilidad de la propia radio variará para diferentes frecuencias y bandas, es necesario dar a las cifras de sensibilidad puntos adecuados.

Es bastante estándar comparar la especificación de la relación S / N para diferentes receptores, generalmente el rendimiento se establece para parámetros establecidos. Normalmente se indica el voltaje de entrada para una relación señal / ruido de 10 dB.

Para un receptor de comunicaciones por radio de HF, normalmente se podría esperar ver una cifra en la región de 0,5 microvoltios para una relación señal / ruido de 10 dB en un ancho de banda de 3 kHz para SSB o Morse. Para AM, podría verse una cifra de 1,5 microvoltios para una relación señal / ruido de 10 dB en un ancho de banda de 6 kHz al 30% de modulación.

Dado que la sensibilidad variará según el tipo de modulación utilizado, el ancho de banda y las bandas de frecuencia cubiertas por la radio, a menudo se proporciona una tabla de cifras para cubrir todas las combinaciones necesarias.

Si bien hay muchos parámetros que se utilizan para especificar el rendimiento de la sensibilidad de los receptores de radio, la relación señal / ruido es una de las más básicas y fáciles de comprender. Por lo tanto, se usa ampliamente para muchos receptores de radio que se utilizan en aplicaciones que van desde la recepción de transmisiones hasta comunicaciones de radio fijas o móviles.

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