Radio Receiver Sensitivity Inkluderer:
Grunnleggende om mottakerens følsomhet Signal / noise ratio SINAD Noise Figure, NF Støygulv Gjensidig blanding

Signal / støyforhold, SNR eller S / N-forhold er en av de mest enkle metodene for å måle radiomottakerens følsomhet.

Signal / støyforhold definerer forskjell i nivå mellom signalet og støyen for et gitt signalnivå. Jo lavere støy generert av mottakeren, desto bedre signal / støyforhold.

Som med alle følsomhetsmålinger, bestemmes ytelsen til den totale radiomottakeren av ytelsen til frontend RF-forsterkerstadiet. Eventuell støy introdusert av den første RF-forsterkeren vil bli lagt til signalet og forsterket av påfølgende forsterkere i mottakeren.

Ettersom støyen som blir introdusert av den første RF-forsterkeren vil forsterkes mest, blir denne RF-forsterkeren den mest kritiske når det gjelder generell RF-kretsdesign for radiomottakerens følsomhetsytelse.

Følgelig bør fokuset på RF-kretsutformingen for enhver radiomottaker fokusere på radioens innledende trinn, da disse har den største effekten på signal til støyytelse.

Konseptet signal / støy S / N-forhold SNR

Selv om det er mange måter å måle følsomhetsytelsen til en radiomottaker, er S / N-forholdet eller SNR en av de mest enkle, og det brukes i en rekke applikasjoner.

Konseptet signal / støyforhold brukes også i mange andre områder, inkludert lydsystemer, og mange andre sirkusområder det design.

Signal / støyforholdet til et signal i et system er lett å forstå, og det har derfor blitt brukt mye på mange områder.

Imidlertid har det et antall begrensninger, og selv om det er mye brukt, brukes ofte også andre metoder, inkludert støyfigur. Likevel er S / N-forholdet eller SNR en viktig spesifikasjon, og brukes mye som et mål på ytelsen til mange RF-kretsutforminger, spesielt for følsomhet for radiomottakere

Forskjellen vises normalt som et forhold mellom signalet og støy, S / N, og det uttrykkes normalt i desibel. Ettersom signalinngangsnivået åpenbart har en effekt på dette forholdet, må inngangssignalnivået være gitt. Dette uttrykkes vanligvis i mikrovolt. Vanligvis spesifiseres et bestemt inngangsnivå som kreves for å gi et 10 dB signal / støyforhold.

Definisjon av signal til støyforhold

Det er ofte nyttig å ha en kortfattet definisjon av signal til støy forhold da dette kan gjøre det lettere å sjekke de generelle spesifikasjonene i radiomottakerens datablad.

Denne definisjonen av signal til støyforhold forklarer de forskjellige elementene i signal til støyforhold som må kontrolleres når man ser på en hvilken som helst SNR-spesifikasjon i et datablad osv.

Signal / støyforhold formel

Signal / støyforholdet er forholdet mellom ønsket signal og uønsket bakgrunn bråk. Den kan uttrykkes i sin mest grunnleggende form ved hjelp av S / N-forholdsformelen nedenfor:

Det er mer vanlig å se et signal til støyforhold uttrykt på logaritmisk basis ved bruk av desibel med formelen nedenfor:

Hvis alle nivåer er uttrykt i desibel, kan formelen forenkles til ligningen nedenfor:

Effektnivåene kan uttrykkes i nivåer som dBm (desibel relativt til et milliwatt, eller til en annen standard som nivåene kan sammenlignes med.

Effekt av båndbredde på SNR

En rekke andre faktorer bortsett fra den grunnleggende ytelsen til settet kan påvirke signal til støyforhold, SNR-spesifikasjon. Den første er den faktiske båndbredden til mottakeren. Når støyen sprer seg over alle frekvenser, blir den funnet jo bredere båndbredden til mottakeren, jo større er lydnivået. Følgelig må mottakerens båndbredde oppgis.

Mer spesifikt kan støyeffekt beregnes:

Hvor:
k = Boltzmanns konstant
T = temperatur i absolutte grader
R = motstand av kretsen

Det er verdt å merke seg at støynivået er uavhengig av systemimpedans som støyeffekten er bare proporsjonal med Boltzmanns konstant, båndbredde og temperatur.

For spesifikasjoner for radiomottakere er hovedaspektet målingens båndbredde.

grunnen til at når du mottar svake signaler i et radiokommunikasjonssystem, blir båndbredden redusert til minimumsnivået som samsvarer med å motta signalet med sidebåndene. Dette reduserer termisk støy så vel som interferens utenfor kanal.

Måling av signal til støyforhold

Måten signal / støyforhold måles på er relativt grei – lite testutstyr er nødvendig og metoden er ganske enkel.

Utstyret som kreves for å gjennomføre testingen består av to testinstrumenter. Den viktigste er en RF-signalgenerator. Dette testinstrumentet må åpenbart ha et frekvensområde som dekker radioens. Det må også være mulig å justere utgangsnivået nøyaktig til rundt og under det forventede nivået av følsomheten til radioen som testes, uten at noe signal lekker rundt den endelige demperen i generatoren. RF-signalgeneratoren må også ha en utgangsimpedans som passer for radioen – vanligvis 50Ω

Det andre testinstrumentet som kreves er et ekte RMS-voltmeter som kan måle lydutgangen fra radioen.

Når generatorsignalet er slått av, blir mottakeren gitt en 50Ω-samsvar og lydmåleren vil oppdage støyen som mottas av selve mottakeren. Dette nivået blir notert og signalet slått på. Dens nivå justeres til lydnivåmåleren leser et nivå som er 10 dB høyere enn bare støyen alene. Nivået på generatoren er det som kreves for å gi 10 dB signal / støyforhold.

Den siste utsagnet var ikke strengt sant. Mens den første avlesningen av støyen er ganske nøyaktig, inkluderer den andre avlesningen av signalet også noe støy. I lys av dette vil mange produsenter spesifisere et litt annet forhold: nemlig signal pluss støy til støy (S + N / N). I praksis er forskjellen ikke spesielt stor, men S + N / N-forholdet er mer korrekt.

Signalet må også være på et lavt nivå, og hvis mulig må den automatiske forsterkningskontrollen deaktiveres ellers resultatene kan være skjev.

Poeng å merke seg når man måler signal til støyforhold

SNR, signal til støyforhold er en veldig praktisk metode for å kvantifisere følsomheten til en mottaker, men der er noen punkter å merke seg når man tolker og måler signal til støyforhold.

For å undersøke disse er det nødvendig å se på hvordan målingene av signal til støyforhold, SNR er laget. En kalibrert RF-signalgenerator brukes som signalkilde for mottakeren. Den må ha en nøyaktig metode for å sette utgangsnivået ned til svært lave signalnivåer. Så ved utgangen til mottakeren brukes et ekte RMS AC-voltmeter for å måle utgangsnivået.

• S / N og (S + N) / N Ved måling av signal / støyforhold det er to grunnleggende elementer i målingen. Den ene er støynivået og den andre er signalet. Som et resultat av måten målinger utføres, inkluderer signalmålingen ofte også støy, dvs. det er et signal pluss støymåling.

  Dette er normalt ikke for mye av et problem fordi signalnivået er antas å være mye større enn støyen. På bakgrunn av dette vil noen mottakerprodusenter spesifisere et litt annet forhold: nemlig signal pluss støy til støy (S + N / N). I praksis er forskjellen ikke stor, men S + N / N-forholdet er mer korrekt.

• PD og EMF Noen ganger vil signalgeneratornivået i spesifikasjonen nevne at det er enten PD eller EMF. Dette er faktisk veldig viktig fordi det er en faktor 2: 1 mellom de to nivåene. For eksempel 1 mikrovolt EMF. og 0,5 mikrovolt PD er de samme.

  EMF (elektromotivkraft) er åpen kretsspenning, mens PD (potensialforskjell) måles når generatoren lastes. Som et resultat av måten generatornivåkretsene fungerer på, antar det at en korrekt belastning (50 Ohm) er påført. Hvis belastningen ikke er denne verdien, vil det være en feil. Til tross for dette antar det meste utstyret verdier i PD med mindre annet er oppgitt, men det er alltid verdt å sjekke hvis det er mulig.

Spesifikasjoner for signal til støyforhold

Forholdet mellom signal og støy er ofte en av parameterne som er beskrevet i spesifikasjonen eller databladet for en radiomottaker.

For at spesifikasjonen skal være meningsfull, må spesifikasjonen oppgi forskjellige elementer og testbetingelser.

• Signal / støyforhold i seg selv: Dette er åpenbart det grunnleggende spesifikasjon, og det er forskjellen mellom ønsket signal og støy.

• Signalnivå: Signalnivået har stor innvirkning på signal / støyforholdet, og derfor må signalnivået oppgis. Når man spesifiserer et følsomhetsnivå i form av SNR, blir signalinngangsnivået som kreves for å gi et signal / støyforhold på en fast figur, typisk 10dB, angitt.

• Båndbredde: Ettersom båndbredden har en direkte effekt på støynivået, må båndbredden oppgis innenfor spesifikasjonen. Båndbreddetallene som brukes er vanligvis knyttet til moduleringstypene som brukes, ofte 6 kHz for AM, 3 kHz for SSB og smalere for Morse.

• Modulering: Signal / støyforholdet vil avhenge av type modulering brukt. Vanligvis brukes signal / støyforhold for AM og SSB.

  I tillegg er det funnet at når du bruker AM, har modulasjonsnivået en effekt. Jo større nivå på modulering, jo høyere er lydutgangen fra mottakeren. Når du måler støyytelsen, måles lydutgangen fra mottakeren, og følgelig har AM-moduleringsnivået en effekt. Vanligvis velges et modulasjonsnivå på 30% for denne målingen.

• Temperatur: I teorien har temperaturen en effekt på støynivået ettersom det meste av mottakerstøyen er termisk. Derfor har temperatur en effekt, men i virkeligheten antas temperaturen å være romtemperatur, 20 ° C.

• PD / EMF: Spesifikasjonene skal angi om inngangssignalnivået er PD eller EMF. I praksis blir dette sjelden gjort, og det antas normalt at målingen er den potensielle forskjellen.

• Frekvens: I de fleste følsomhetsspesifikasjoner for signal til støyforhold som brukes i databladene for radiomottakere, blir signal til støyforhold gitt for forskjellige frekvensbånd. Siden følsomheten til selve radioen vil variere for forskjellige frekvenser og bånd, er det nødvendig å gi følsomhetstallene fett passende poeng.

Det er ganske standard at S / N-forholdsspesifikasjonen for forskjellige mottakere sammenlignes, generelt er ytelsen angitt for angitte parametere. Vanligvis er inngangsspenningen for et signal / støyforhold på 10 dB oppgitt.

For en HF-radiokommunikasjonsmottaker kan man vanligvis forvente å se en figur i området 0,5 mikrovolt for en 10 dB S / N i en 3 kHz båndbredde for SSB eller Morse. For AM kan det sees en figur på 1,5 mikrovolt for en 10 dB S / N i en 6 kHz båndbredde ved 30% modulering.

Ettersom følsomheten vil variere i henhold til den anvendte modulasjonstypen, båndbredde og frekvensbånd dekket av radioen, blir ofte en tabell med figurer gitt for å dekke alle nødvendige kombinasjoner.

Selv om det er mange parametere som brukes til å spesifisere følsomhetsytelsen til radiomottakere, er signal / støyforholdet noe av det mest grunnleggende og lett å forstå. Det brukes derfor mye for mange radiomottakere som brukes i applikasjoner som spenner fra kringkastingsmottak til fast eller mobil radiokommunikasjon.

Flere viktige radioemner:
Radiosignaler Modulasjonstyper & teknikker Amplitudemodulering Frekvensmodulering OFDM RF-blanding Faselåste sløyfer Frekvenssyntetisatorer Passiv intermodulering RF-dempere RF-filtre RF-sirkulator Radiomottakertyper Superhet radio Mottakselektivitet Mottakerfølsomhet Mottaker sterk signalhåndtering Mottaker dynamisk område
Gå tilbake til menyen Radioemner. . .