Gevoeligheid radio-ontvanger omvat:
Basisgevoeligheid ontvanger Signaal-ruisverhouding SINAD ruisgetal, NF Ruisvloer Wederzijds mengen

De signaal-ruisverhouding, SNR of S / N-verhouding is een van de meest eenvoudige methoden om de gevoeligheid van radio-ontvangers te meten.

De signaal-ruisverhouding bepaalt de verschil in niveau tussen het signaal en de ruis voor een bepaald signaalniveau. Hoe lager de ruis die door de ontvanger wordt gegenereerd, hoe beter de signaal-ruisverhouding.

Zoals bij elke gevoeligheidsmeting worden de prestaties van de algehele radio-ontvanger bepaald door de prestaties van de front-end RF-versterkertrap. Elke ruis die door de eerste RF-versterker wordt geïntroduceerd, wordt aan het signaal toegevoegd en versterkt door volgende versterkers in de ontvanger.

Omdat de ruis die door de eerste RF-versterker wordt geïntroduceerd het meest zal worden versterkt, wordt deze RF-versterker de meest kritische in termen van het algehele RF-circuitontwerp voor de gevoeligheid van de radio-ontvanger.

Dienovereenkomstig moet de focus van het RF-circuitontwerp voor elke radio-ontvanger zich richten op de beginfasen van de radio, aangezien deze verreweg het grootste effect hebben op de signaal-ruisprestaties.

Concept van signaal / ruis-signaal-ruisverhouding SNR

Hoewel er veel manieren zijn om de gevoeligheid van een radio-ontvanger te meten, is de signaal-ruisverhouding of SNR een van de meest eenvoudige en wordt deze gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen.

Het concept van signaal-ruisverhouding wordt ook op veel andere gebieden gebruikt, waaronder audiosystemen en vele andere gebieden van circulatie. het ontwerp.

De signaal-ruisverhouding van een signaal in een systeem is gemakkelijk te begrijpen en daarom wordt het op veel gebieden op grote schaal gebruikt.

Het heeft echter een aantal beperkingen, en hoewel het veel wordt gebruikt, worden ook vaak andere methoden, waaronder ruisgetal, gebruikt. Desalniettemin is de S / N-verhouding of SNR een belangrijke specificatie en wordt deze veel gebruikt als een maatstaf voor de prestaties van veel ontwerpen van RF-circuits, met name voor de gevoeligheid van radio-ontvangers.

Het verschil wordt normaal weergegeven als een verhouding tussen het signaal en de ruis, S / N, en wordt normaal gesproken uitgedrukt in decibel. Aangezien het signaalingangsniveau uiteraard een effect heeft op deze verhouding, moet het ingangssignaalniveau worden vermeld. Dit wordt meestal uitgedrukt in microvolt. Meestal wordt een bepaald ingangsniveau gespecificeerd dat vereist is om een signaal-ruisverhouding van 10 dB te geven.

Definitie signaal-ruisverhouding

Het is vaak handig om een beknopte definitie van signaal-ruisverhouding te hebben verhouding, aangezien dit het gemakkelijker kan maken om de algemene specificaties in de gegevensbladen van de radio-ontvanger te controleren.

Deze definitie van signaal-ruisverhouding verklaart de verschillende elementen van de signaal-ruisverhouding die moeten worden gecontroleerd bij het bekijken van een SNR-specificatie in een gegevensblad, enz.

Signaal-ruisverhouding formule

De signaal-ruisverhouding is de verhouding tussen het gewenste signaal en de ongewenste achtergrond lawaai. Het kan worden uitgedrukt in de meest eenvoudige vorm met behulp van de S / N-verhoudingsformule hieronder:

Het is gebruikelijker om een signaal-ruisverhouding uitgedrukt in een logaritmische basis met decibels te zien met de onderstaande formule:

Als alle niveaus worden uitgedrukt in decibel, dan kan de formule worden vereenvoudigd tot de onderstaande vergelijking:

De vermogensniveaus kunnen worden uitgedrukt in niveaus zoals dBm (decibel relatief tot een milliwatt, of met een andere standaard waarmee de niveaus kunnen worden vergeleken.

Effect van bandbreedte op SNR

Een aantal andere factoren naast de basisprestaties van de set kunnen beïnvloeden de signaal-ruisverhouding, SNR-specificatie. De eerste is de werkelijke bandbreedte van de ontvanger. Als de ruis zich verspreidt over alle frequenties, wordt deze gevonden t Hoe groter de bandbreedte van de ontvanger, hoe groter het ruisniveau. Dienovereenkomstig moet de bandbreedte van de ontvanger worden vermeld.

Meer specifiek kan het geluidsvermogen worden berekend:

Waar:
k = constante van Boltzmann
T = temperatuur in graden absoluut
R = weerstand van het circuit

Het is vermeldenswaard dat het ruisniveau onafhankelijk is van de systeemimpedantie, aangezien het ruisvermogen is alleen evenredig met de constante, bandbreedte en temperatuur van Boltzmann.

Voor specificaties van radio-ontvangers is het belangrijkste aspect de bandbreedte van de meting.

Het is eigenlijk hiervoor reden dat bij het ontvangen van zwakke signalen in een radiocommunicatiesysteem de bandbreedte wordt teruggebracht tot het minimumniveau dat overeenkomt met het ontvangen van het signaal met zijn zijbanden. Dit vermindert zowel thermische ruis als interferentie buiten het kanaal.

Het meten van signaal-ruisverhouding

De manier waarop de signaal-ruisverhouding wordt gemeten is relatief eenvoudig – weinig testapparatuur is nodig en de methode is vrij eenvoudig.

De apparatuur die nodig is om de tests uit te voeren, bestaat uit twee testinstrumenten. De belangrijkste is een RF-signaalgenerator. Dit testinstrument moet uiteraard een frequentiebereik hebben dat dat van de radio dekt. Het moet ook mogelijk zijn om het uitgangsniveau nauwkeurig af te stellen tot rond en onder het verwachte niveau van de gevoeligheid van de te testen radio zonder dat er enig signaal lekt rond de laatste verzwakker in de generator. De RF-signaalgenerator moet ook een uitgangsimpedantie hebben die geschikt is voor de radio – typisch 50Ω

Het andere testinstrument dat nodig is, is een echte RMS-voltmeter die de audio-uitvoer van de radio kan meten.

Als het generatorsignaal is uitgeschakeld, wordt een 50Ω-overeenkomst aan de ontvanger gegeven en de audiometer zal de ruis detecteren die door de ontvanger zelf wordt gegenereerd. Dit niveau wordt genoteerd en het signaal wordt ingeschakeld. Het niveau wordt aangepast totdat de audioniveaumeter een niveau aangeeft dat 10 dB hoger is dan alleen de ruis alleen. Het niveau van de generator is het niveau dat nodig is om de signaal-ruisverhouding van 10 dB te geven.

De laatste bewering was niet helemaal waar. Hoewel de eerste meting van de ruis vrij nauwkeurig is, bevat de tweede meting van het signaal ook wat ruis. Met het oog hierop zullen veel fabrikanten een iets andere verhouding specificeren: namelijk signaal plus ruis tot ruis (S + N / N). In de praktijk is het verschil niet bijzonder groot, maar de S + N / N-verhouding is correcter.

Het signaal moet ook op een laag niveau zijn, en indien mogelijk moet de automatische versterkingsregeling worden uitgeschakeld, anders de resultaten kunnen scheef zijn.

Aandachtspunten bij het meten van signaal-ruisverhouding

SNR, signaal-ruisverhouding is een zeer handige methode om de gevoeligheid van een ontvanger te kwantificeren, maar er zijn enkele aandachtspunten bij het interpreteren en meten van de signaal-ruisverhouding.

Om deze te onderzoeken is het nodig om te kijken naar de manier waarop de metingen van de signaal-ruisverhouding, SNR, worden uitgevoerd. Een gekalibreerde RF-signaalgenerator wordt gebruikt als signaalbron voor de ontvanger. Het moet een nauwkeurige methode hebben om het uitgangsniveau in te stellen op zeer lage signaalniveaus. Vervolgens wordt aan de uitgang van de ontvanger een echte RMS AC voltmeter gebruikt om het uitgangsniveau te meten.

• S / N en (S + N) / N Bij het meten van de signaal-ruisverhouding er zijn twee basiselementen voor de meting. Een daarvan is het ruisniveau en de andere is het signaal. Als resultaat van de manier waarop metingen worden gedaan, omvat de signaalmeting vaak ook ruis, dwz het is een signaal plus ruismeting.

  Dit is normaal gesproken niet al te veel een probleem omdat het signaalniveau verondersteld veel groter te zijn dan het geluid. Met het oog hierop zullen sommige receiverfabrikanten een iets andere verhouding specificeren: namelijk signaal plus ruis tot ruis (S + N / N). In de praktijk is het verschil niet groot, maar de S + N / N-verhouding is correcter.

• PD en EMF Af en toe zal het signaalgeneratorniveau in de specificatie vermelden dat het ofwel PD of EMF. Dit is eigenlijk heel belangrijk omdat er een factor 2: 1 zit tussen de twee niveaus. Bijvoorbeeld 1 microvolt EMF. en 0,5 microvolt PD zijn hetzelfde.

  De EMF (elektro-aandrijfkracht) is de nullastspanning, terwijl de PD (potentiaalverschil) wordt gemeten wanneer de generator wordt belast. Als resultaat van de manier waarop het circuit van het generator-niveau werkt, wordt ervan uitgegaan dat een correcte (50 Ohm) belasting is toegepast. Als de belasting niet deze waarde is, treedt er een fout op. Desondanks zullen de meeste apparatuur waarden in PD aannemen, tenzij anders vermeld, maar het is altijd de moeite waard om indien mogelijk te controleren.

Specificaties signaal-ruisverhouding

De signaal-ruisverhouding is vaak een van de parameters die worden beschreven in de specificatie of het gegevensblad voor een radio-ontvanger.

Om de specificatie zinvol te laten zijn, moet de specificatie verschillende elementen en testcondities vermelden.

• Signaal-ruisverhouding zelf: dit is duidelijk de basis specificatie, en het is het verschil tussen het gewenste signaal en de ruis.

• Signaalniveau: Het signaalniveau heeft een grote invloed op de signaal-ruisverhouding, en daarom moet het signaalniveau worden vermeld. Bij het specificeren van een gevoeligheidsniveau in termen van SNR, wordt meestal het signaalingangsniveau vermeld dat nodig is om een signaal-ruisverhouding van een vast getal te geven, typisch 10 dB.

• Bandbreedte: aangezien de bandbreedte een direct effect heeft op het ruisniveau, moet de bandbreedte binnen de specificatie worden vermeld. De gebruikte bandbreedtecijfers hebben normaal gesproken betrekking op de gebruikte modulatietypen, vaak 6 kHz voor AM, 3 kHz voor SSB en smaller voor Morse.

• Modulatie: de signaal-ruisverhouding is afhankelijk van de type gebruikte modulatie. Meestal wordt de signaal-ruisverhouding gebruikt voor AM en SSB.

  Bovendien blijkt dat bij gebruik van AM het modulatieniveau een effect heeft. Hoe hoger het modulatieniveau, hoe hoger de audio-uitvoer van de ontvanger. Bij het meten van de ruisprestatie wordt de audio-output van de ontvanger gemeten en dienovereenkomstig heeft het modulatieniveau van de AM effect. Meestal wordt voor deze meting een modulatieniveau van 30% gekozen.

• Temperatuur: In theorie heeft de temperatuur een effect op het ruisniveau aangezien de meeste ruis van de ontvanger thermisch is. Vandaar dat temperatuur wel degelijk een effect heeft, maar in werkelijkheid wordt aangenomen dat de temperatuur kamertemperatuur is, 20 ° C.

• PD / EMF: Specificaties moeten aangeven of het ingangssignaalniveau is PD of EMF. In de praktijk wordt dit zelden gedaan en wordt normaal gesproken aangenomen dat de meting het potentiaalverschil is.

• Frequentie: in de meeste gevoeligheidsspecificaties voor signaal-ruisverhouding die worden gebruikt in de gegevensbladen voor radio-ontvangers, wordt de signaal-ruisverhouding gegeven voor verschillende frequentiebanden. Aangezien de gevoeligheid van de radio zelf zal variëren voor verschillende frequenties en banden, is het noodzakelijk om de gevoeligheidscijfers dikke geschikte punten te geven.

Het is vrij standaard om de S / N-ratio-specificatie voor verschillende ontvangers te vergelijken, over het algemeen worden de prestaties vermeld voor ingestelde parameters. Meestal wordt de ingangsspanning voor een signaal-ruisverhouding van 10dB vermeld.

Voor een HF-radiocommunicatie-ontvanger zou je normaal gesproken een cijfer in de buurt van 0,5 microvolt kunnen verwachten voor 10 dB S / N in een 3 kHz bandbreedte voor SSB of Morse. Voor AM zou een waarde van 1,5 microvolt kunnen worden gezien voor 10 dB S / N in een 6 kHz bandbreedte bij 30% modulatie.

Aangezien de gevoeligheid zal variëren afhankelijk van het gebruikte modulatietype, de bandbreedte en de frequentiebanden die door de radio worden bestreken, wordt vaak een tabel met getallen gegeven om alle vereiste combinaties te dekken.

Hoewel er veel parameters zijn die worden gebruikt voor het specificeren van de gevoeligheidsprestaties van radio-ontvangers, is de signaal-ruisverhouding een van de meest elementaire en gemakkelijk te begrijpen. Het wordt daarom op grote schaal gebruikt voor veel radio-ontvangers die worden gebruikt in toepassingen variërend van ontvangst van uitzendingen tot vaste of mobiele radiocommunicatie.

Meer essentiële radio-onderwerpen:
Typen radiosignalen modulatie & technieken Amplitudemodulatie Frequentiemodulatie OFDM RF-menging Fasevergrendelde lussen Frequentiesynthesizers Passieve intermodulatie RF-verzwakkers RF-filters RF-circulator Radiocontvangers Superhete radio Ontvangerselectiviteit Ontvangergevoeligheid Ontvanger sterk signaalverwerking Dynamisch bereik ontvanger
Keer terug naar het menu Radio-onderwerpen..