La sensibilité du récepteur radio comprend:
Notions de base sur la sensibilité du récepteur Rapport signal / bruit SINAD Noise Figure, NF Bruit de fond Mélange réciproque

Le rapport signal / bruit, le rapport SNR ou S / N est l’une des méthodes les plus simples de mesure de la sensibilité du récepteur radio.

Le rapport signal / bruit définit le différence de niveau entre le signal et le bruit pour un niveau de signal donné. Plus le bruit généré par le récepteur est faible, meilleur est le rapport signal / bruit.

Comme pour toute mesure de sensibilité, les performances de l’ensemble du récepteur radio sont déterminées par les performances de l’étage d’amplificateur RF frontal. Tout bruit introduit par le premier amplificateur RF sera ajouté au signal et amplifié par les amplificateurs suivants dans le récepteur.

Comme le bruit introduit par le premier amplificateur RF sera le plus amplifié, cet amplificateur RF devient le plus critique en termes de conception globale du circuit RF pour les performances de sensibilité du récepteur radio.

En conséquence, la conception du circuit RF de tout récepteur radio doit se concentrer sur les étapes initiales de la radio car elles ont de loin le plus grand effet sur les performances signal / bruit.

Concept de rapport signal / bruit S / N SNR

Bien qu’il existe de nombreuses façons de mesurer les performances de sensibilité d’un récepteur radio, le rapport S / N ou SNR est l’un des plus simples et il est utilisé dans une variété d’applications.

Le concept de rapport signal / bruit est également utilisé dans de nombreux autres domaines, y compris les systèmes audio, et de nombreux autres domaines du cir

Le rapport signal / bruit d’un signal dans un système est facile à comprendre et a donc été largement utilisé dans de nombreux domaines.

Cependant, il a un certain nombre de limites, et bien qu’il soit largement utilisé, d’autres méthodes, y compris le facteur de bruit, sont également souvent utilisées. Néanmoins, le rapport S / N ou SNR est une spécification importante et est largement utilisé comme mesure des performances de nombreuses conceptions de circuits RF, en particulier pour la sensibilité des récepteurs radio

La différence est normalement indiquée sous forme de rapport entre le signal et le bruit, S / N, et il est normalement exprimé en décibels. Comme le niveau d’entrée du signal a évidemment un effet sur ce rapport, le niveau du signal d’entrée doit être donné. Ceci est généralement exprimé en microvolts. En règle générale, un certain niveau d’entrée requis pour donner un rapport signal / bruit de 10 dB est spécifié.

Définition du rapport signal / bruit

Il est souvent utile d’avoir une définition concise du signal sur bruit ratio car cela peut faciliter la vérification des spécifications générales dans les fiches techniques du récepteur radio.

Cette définition du rapport signal sur bruit explique les différents éléments du rapport signal sur bruit qui doivent être vérifiés lors de l’examen d’une spécification SNR dans une fiche technique, etc.

Rapport signal sur bruit formule

Le rapport signal sur bruit est le rapport entre le signal voulu et l’arrière-plan indésirable bruit. Il peut être exprimé dans sa forme la plus basique en utilisant la formule de rapport S / N ci-dessous:

Il est plus courant de voir un rapport signal sur bruit exprimé sur une base logarithmique en décibels avec la formule ci-dessous:

Si tous les niveaux sont exprimés en décibels, alors la formule peut être simplifiée à l’équation ci-dessous:

Les niveaux de puissance peuvent être exprimés en niveaux tels que dBm (décibels relatifs à un milliwatt, ou à une autre norme par laquelle les niveaux peuvent être comparés.

Effet de la bande passante sur le SNR

Un certain nombre d’autres facteurs en dehors des performances de base de l’ensemble peuvent affectent le rapport signal / bruit, spécification SNR. Le premier est la largeur de bande réelle du récepteur. Comme le bruit se répand sur toutes les fréquences, il est trouvé t Plus la bande passante du récepteur est large, plus le niveau de bruit est élevé. En conséquence, la largeur de bande du récepteur doit être indiquée.

Plus précisément, la puissance du bruit peut être calculée:

Où:
k = constante de Boltzmann
T = température en degrés absolus
R = résistance du circuit

Il convient de noter que le niveau de bruit est indépendant de l’impédance du système car la puissance du bruit est uniquement proportionnelle à la constante, à la bande passante et à la température de Boltzmann.

Pour les spécifications du récepteur radio, l’aspect principal est la bande passante de la mesure.

C’est en fait pour cela raison pour laquelle lors de la réception de signaux faibles dans un système de radiocommunications, la bande passante est réduite au niveau minimum compatible avec la réception du signal avec ses bandes latérales. Cela réduit le bruit thermique ainsi que les interférences hors canal.

Mesure du rapport signal sur bruit

La façon dont le rapport signal sur bruit est mesuré est relativement simple – peu d’équipement de test est nécessaire et la méthode est assez simple.

L’équipement nécessaire pour entreprendre les tests se compose de deux instruments de test. Le principal est un générateur de signaux RF. Cet instrument de test doit évidemment avoir une gamme de fréquences qui couvre celle de la radio. Il doit également être possible d’ajuster avec précision le niveau de sortie autour et en dessous de celui du niveau anticipé de la sensibilité de la radio sous test sans qu’aucun signal ne fuit autour de l’atténuateur final dans le générateur. Le générateur de signaux RF doit également avoir une impédance de sortie adaptée à la radio – généralement 50Ω

L’autre instrument de test requis est un véritable voltmètre RMS qui peut mesurer la sortie audio de la radio.

Lorsque le signal du générateur est désactivé, une correspondance de 50 Ω est donnée au récepteur et l’audiomètre détecte le bruit généré par le récepteur lui-même. Ce niveau est noté et le signal est activé. Son niveau est ajusté jusqu’à ce que l’indicateur de niveau audio lit un niveau qui est 10 dB plus élevé que le bruit seul. Le niveau du générateur est celui requis pour donner le rapport signal / bruit de 10 dB.

La dernière affirmation n’était pas strictement vraie. Alors que la première lecture du bruit est assez précise, la seconde lecture du signal comprend également du bruit. Compte tenu de cela, de nombreux fabricants spécifieront un rapport légèrement différent: à savoir signal plus bruit sur bruit (S + N / N). En pratique, la différence n’est pas particulièrement grande, mais le rapport S + N / N est plus correct.

Le signal doit également être à un niveau bas, et si possible le contrôle automatique de gain doit être désactivé sinon les résultats peuvent être faussés.

Points à noter lors de la mesure du rapport signal / bruit

SNR, le rapport signal / bruit est une méthode très pratique pour quantifier la sensibilité d’un récepteur, mais là sont quelques points à noter lors de l’interprétation et de la mesure du rapport signal sur bruit.

Pour les étudier, il est nécessaire de regarder la façon dont les mesures du rapport signal sur bruit, SNR sont effectuées. Un générateur de signal RF calibré est utilisé comme source de signal pour le récepteur. Il doit disposer d’une méthode précise pour régler le niveau de sortie à des niveaux de signal très bas. Ensuite, à la sortie du récepteur, un véritable voltmètre CA RMS est utilisé pour mesurer le niveau de sortie.

• S / N et (S + N) / N Lors de la mesure du rapport signal / bruit il y a deux éléments de base à la mesure. L’un est le niveau de bruit et l’autre est le signal. En raison de la façon dont les mesures sont effectuées, souvent la mesure du signal inclut également le bruit, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une mesure du signal plus le bruit.

  Ce n’est normalement pas trop un problème car le niveau du signal est supposé être beaucoup plus important que le bruit. Compte tenu de cela, certains fabricants de récepteurs spécifieront un rapport légèrement différent: à savoir signal plus bruit sur bruit (S + N / N). En pratique, la différence n’est pas grande, mais le rapport S + N / N est plus correct.

• PD et EMF Parfois, le niveau du générateur de signal dans la spécification mentionnera qu’il est PD ou EMF. C’est en fait très important car il y a un facteur de 2: 1 entre les deux niveaux. Par exemple 1 microvolt EMF. et 0,5 microvolt PD sont les mêmes.

  L’EMF (force électromotrice) est la tension en circuit ouvert, tandis que la PD (différence de potentiel) est mesurée lorsque le générateur est chargé. En raison de la manière dont le circuit de niveau du générateur fonctionne, il suppose qu’une charge correcte (50 Ohm) a été appliquée. Si la charge n’est pas cette valeur, il y aura une erreur. Malgré cela, la plupart des équipements prendront des valeurs en PD sauf indication contraire, mais cela vaut toujours la peine de vérifier si possible.

Spécifications du rapport signal sur bruit

Le rapport signal sur bruit est souvent l’un des paramètres détaillés dans la spécification ou la fiche technique d’un récepteur radio.

Pour que la spécification soit significative, la spécification doit énoncer divers éléments et conditions de test.

• Rapport signal / bruit lui-même: C’est évidemment le rapport de base spécification, et c’est la différence entre le signal utile et le bruit.

• Niveau du signal: Le niveau du signal a un impact majeur sur le rapport signal sur bruit, et donc le niveau du signal doit être indiqué. Généralement, lors de la spécification d’un niveau de sensibilité en termes de SNR, le niveau d’entrée de signal requis pour donner un rapport signal sur bruit d’un chiffre fixe, typiquement 10 dB, est indiqué.

• Bande passante: Comme la bande passante a un effet direct sur le niveau de bruit, la bande passante doit être indiquée dans la spécification. Les chiffres de bande passante utilisés se rapportent normalement aux types de modulation utilisés, souvent 6 kHz pour AM, 3 kHz pour SSB et plus étroit pour Morse.

• Modulation: Le rapport signal sur bruit dépendra de la type de modulation utilisé. Le rapport signal / bruit est généralement utilisé pour AM et SSB.

  De plus, on constate que lorsque vous utilisez AM, le niveau de modulation a un effet. Plus le niveau de modulation est élevé, plus la sortie audio du récepteur est élevée. Lors de la mesure des performances de bruit, la sortie audio du récepteur est mesurée et, en conséquence, le niveau de modulation de l’AM a un effet. Généralement, un niveau de modulation de 30% est choisi pour cette mesure.

• Température: En théorie, la température a un effet sur le niveau de bruit car la plupart du bruit du récepteur est thermique. Par conséquent, la température a un effet, mais en réalité, la température est supposée être la température ambiante, 20 ° C.

• PD / EMF: les spécifications doivent indiquer si le niveau du signal d’entrée est PD ou EMF. En pratique, cela est rarement fait et on suppose normalement que la mesure est la différence de potentiel.

• Fréquence: Dans la plupart des spécifications de sensibilité du rapport signal sur bruit utilisées dans les fiches techniques des récepteurs radio, le rapport signal sur bruit est donné pour différentes bandes de fréquences. Comme la sensibilité de la radio elle-même varie pour différentes fréquences et bandes, il est nécessaire de donner les chiffres de sensibilité aux points appropriés.

Il est assez standard de comparer la spécification du rapport S / N pour différents récepteurs, généralement les performances sont indiquées pour les paramètres définis. Généralement, la tension d’entrée pour un rapport signal sur bruit de 10 dB est indiquée.

Pour un récepteur de radiocommunications HF, on peut généralement s’attendre à voir un chiffre de l’ordre de 0,5 microvolts pour un S / N de 10 dB dans une bande passante de 3 kHz pour SSB ou Morse. Pour AM, un chiffre de 1,5 microvolts pour un rapport signal / bruit de 10 dB dans une largeur de bande de 6 kHz à 30% de modulation peut être vu.

Comme la sensibilité varie en fonction du type de modulation utilisé, de la bande passante et des bandes de fréquences couvertes par la radio, un tableau de chiffres est souvent fourni pour couvrir toutes les combinaisons requises.

Bien que de nombreux paramètres soient utilisés pour spécifier les performances de sensibilité des récepteurs radio, le rapport signal sur bruit est l’un des plus élémentaires et des plus faciles à comprendre. Il est donc largement utilisé pour de nombreux récepteurs radio utilisés dans des applications allant de la réception de diffusion aux communications radio fixes ou mobiles.

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