A sensibilidade do receptor de rádio inclui:
Princípios básicos da sensibilidade do receptor Relação do sinal para ruído Figura de ruído SINAD, NF Noise floor Mixagem recíproca

A relação sinal-ruído, SNR ou relação S / N é um dos métodos mais simples de medir a sensibilidade do receptor de rádio.

A relação sinal-ruído define o diferença de nível entre o sinal e o ruído para um determinado nível de sinal. Quanto mais baixo for o ruído gerado pelo receptor, melhor será a relação sinal-ruído.

Como em qualquer medição de sensibilidade, o desempenho do receptor de rádio geral é determinado pelo desempenho do estágio do amplificador de RF frontal. Qualquer ruído introduzido pelo primeiro amplificador de RF será adicionado ao sinal e amplificado pelos amplificadores subsequentes no receptor.

Como o ruído introduzido pelo primeiro amplificador RF será o mais amplificado, este amplificador RF torna-se o mais crítico em termos de design geral do circuito RF para o desempenho de sensibilidade do receptor de rádio.

Consequentemente, o foco do projeto do circuito de RF para qualquer receptor de rádio deve se concentrar nos estágios iniciais do rádio, pois estes têm, de longe, o maior efeito no desempenho sinal-ruído.

Conceito de relação sinal-ruído SNR de relação S / R

Embora existam muitas maneiras de medir o desempenho de sensibilidade de um receptor de rádio, a relação S / N ou SNR é uma das mais simples e é usada em uma variedade de aplicações.

O conceito de relação sinal-ruído também é usado em muitas outras áreas, incluindo sistemas de áudio e muitas outras áreas do circuito ele projeta.

A relação sinal-ruído de um sinal em um sistema é fácil de compreender e, portanto, tem sido amplamente utilizada em muitas áreas.

No entanto, tem uma série de limitações e, embora seja amplamente utilizado, outros métodos, incluindo a figura de ruído são frequentemente usados também. No entanto, a relação S / N ou SNR é uma especificação importante e é amplamente usada como uma medida do desempenho de muitos projetos de circuito de RF, particularmente para a sensibilidade do receptor de rádio

A diferença é normalmente mostrada como uma razão entre o sinal e o ruído, S / N, e é normalmente expresso em decibéis. Como o nível do sinal de entrada obviamente tem um efeito nesta relação, o nível do sinal de entrada deve ser fornecido. Isso geralmente é expresso em microvolts. Normalmente, um determinado nível de entrada necessário para fornecer uma relação sinal-ruído de 10 dB é especificado.

Definição da relação sinal-ruído

Muitas vezes é útil ter uma definição concisa de sinal-ruído proporção, pois isso pode tornar mais fácil verificar as especificações gerais nas folhas de dados do receptor de rádio.

Esta definição de relação sinal-ruído explica os diferentes elementos da relação sinal-ruído que precisam ser verificados ao olhar para qualquer especificação SNR em uma folha de dados, etc.

Relação sinal-ruído formula

A relação sinal-ruído é a relação entre o sinal desejado e o fundo indesejado barulho. Pode ser expresso em sua forma mais básica usando a fórmula da razão S / R abaixo:

É mais comum ver uma relação sinal-ruído expressa em uma base logarítmica usando decibéis com a fórmula abaixo:

Se todos os níveis forem expressos em decibéis, a fórmula pode ser simplificada para a equação abaixo:

Os níveis de potência podem ser expressos em níveis como dBm (decibéis relativos a um miliwatt ou a algum outro padrão pelo qual os níveis possam ser comparados.

Efeito da largura de banda no SNR

Vários outros fatores além do desempenho básico do conjunto podem afetam a relação sinal-ruído, especificação SNR. A primeira é a largura de banda real do receptor. Conforme o ruído se espalha por todas as frequências, verifica-se Quanto maior for a largura de banda do receptor, maior será o nível de ruído. Consequentemente, a largura de banda do receptor precisa ser declarada.

Mais especificamente, a potência do ruído pode ser calculada:

Onde:
k = constante de Boltzmann
T = temperatura em graus absolutos
R = resistência do circuito

É importante notar que o nível de ruído é independente da impedância do sistema como a potência do ruído é apenas proporcional à constante de Boltzmann, largura de banda e temperatura.

Para especificações do receptor de rádio, o aspecto principal é a largura de banda da medição.

É realmente para isso razão pela qual ao receber sinais fracos em um sistema de comunicação de rádio, a largura de banda é reduzida ao nível mínimo consistente com o recebimento do sinal com suas bandas laterais. Isso reduz o ruído térmico, bem como a interferência fora do canal.

Medindo a relação sinal-ruído

A maneira como a relação sinal-ruído é medida é relativamente simples – pouco equipamento de teste é necessário e o método é bastante fácil.

O equipamento necessário para realizar o teste consiste em dois instrumentos de teste. O principal é um gerador de sinal RF. Este instrumento de teste precisa obviamente ter uma faixa de frequência que cubra a do rádio. Também deve ser possível ajustar com precisão o nível de saída para baixo e abaixo do nível antecipado de sensibilidade do rádio em teste, sem qualquer vazamento de sinal ao redor do atenuador final no gerador. O gerador de sinal de RF também deve ter uma impedância de saída adequada para o rádio – normalmente 50Ω

O outro instrumento de teste necessário é um voltímetro RMS verdadeiro que pode medir a saída de áudio do rádio.

Com o sinal do gerador desligado, uma correspondência de 50Ω é fornecida ao receptor e o medidor de áudio detectará o ruído gerado pelo próprio receptor. Este nível é anotado e o sinal ligado. Seu nível é ajustado até que o medidor de nível de áudio leia um nível que seja 10 dB mais alto do que apenas o ruído por si só. O nível do gerador é o necessário para fornecer a relação sinal / ruído de 10 dB.

A última afirmação não era estritamente verdadeira. Embora a primeira leitura do ruído seja bastante precisa, a segunda leitura do sinal também inclui algum ruído. Em vista disso, muitos fabricantes especificarão uma relação ligeiramente diferente: ou seja, sinal mais ruído para ruído (S + N / N). Na prática, a diferença não é particularmente grande, mas a relação S + N / N é mais correta.

O sinal também deve estar em um nível baixo e, se possível, o controle automático de ganho deve ser desativado de outra forma os resultados podem ser distorcidos.

Pontos a serem observados ao medir a relação sinal-ruído

SNR, relação sinal-ruído é um método muito conveniente de quantificar a sensibilidade de um receptor, mas não são alguns pontos a serem observados ao interpretar e medir a relação sinal-ruído.

Para investigá-los, é necessário observar a maneira como as medições da relação sinal-ruído, SNR são feitas. Um gerador de sinal RF calibrado é usado como fonte de sinal para o receptor. Ele deve ter um método preciso de definir o nível de saída para níveis de sinal muito baixos. Então, na saída do receptor, um voltímetro CA RMS verdadeiro é usado para medir o nível de saída.

• S / N e (S + N) / N Ao medir a relação sinal-ruído existem dois elementos básicos para a medição. Um é o nível de ruído e o outro é o sinal. Como resultado da maneira como as medições são feitas, muitas vezes a medição do sinal também inclui ruído, ou seja, é uma medição de sinal mais ruído.

  Isso normalmente não é um grande problema porque o nível do sinal é considerado muito maior do que o ruído. Em vista disso, alguns fabricantes de receptores irão especificar uma relação ligeiramente diferente: ou seja, sinal mais ruído para ruído (S + N / N). Na prática, a diferença não é grande, mas a relação S + N / N é mais correta.

• PD e EMF Ocasionalmente, o nível do gerador de sinal na especificação mencionará que é PD ou EMF. Na verdade, isso é muito importante porque há um fator de 2: 1 entre os dois níveis. Por exemplo, 1 microvolt EMF. e 0,5 microvolt PD são iguais.

  A EMF (força eletro-motriz) é a tensão de circuito aberto, enquanto a PD (diferença de potencial) é medida quando o gerador é carregado. Como resultado da maneira como o circuito de nível do gerador funciona, ele assume que uma carga correta (50 Ohm) foi aplicada. Se a carga não for esse valor, haverá um erro. Apesar disso, a maioria dos equipamentos assumirá valores em PD, salvo indicação em contrário, mas vale sempre a pena verificar se possível.

Especificações da relação sinal-ruído

A relação sinal-ruído é freqüentemente um dos parâmetros detalhados na especificação ou folha de dados para um receptor de rádio.

Para que a especificação seja significativa, ela deve declarar vários elementos e condições de teste.

• Razão sinal-ruído em si: esta é obviamente a básica especificação, e é a diferença entre o sinal desejado e o ruído.

• Nível do sinal: O nível do sinal tem um grande impacto na relação sinal-ruído e, portanto, o nível do sinal deve ser declarado. Normalmente, ao especificar um nível de sensibilidade em termos de SNR, o nível de entrada do sinal necessário para fornecer uma relação sinal-ruído de um valor fixo, normalmente 10dB, é indicado.

• Largura de banda: Como a largura de banda tem efeito direto sobre o nível de ruído, a largura de banda deve ser declarada dentro da especificação. Os números de largura de banda usados normalmente se relacionam aos tipos de modulação usados, geralmente 6kHz para AM, 3kHz para SSB e mais estreitos para Morse.

• Modulação: A relação sinal / ruído dependerá do tipo de modulação usada. Normalmente, a relação sinal-ruído é usada para AM e SSB.

  Além disso, descobriu-se que, ao usar AM, o nível de modulação tem um efeito. Quanto maior o nível de modulação, maior será a saída de áudio do receptor. Ao medir o desempenho do ruído, a saída de áudio do receptor é medida e, consequentemente, o nível de modulação do AM tem efeito. Normalmente, um nível de modulação de 30% é escolhido para esta medição.

• Temperatura: Em teoria, a temperatura tem um efeito sobre o nível de ruído, pois a maior parte do ruído do receptor é térmico. Portanto, a temperatura tem um efeito, mas na realidade, presume-se que a temperatura seja a temperatura ambiente, 20 ° C.

• PD / EMF: as especificações devem indicar se o nível do sinal de entrada é PD ou EMF. Na prática, isso raramente é feito e normalmente assume-se que a medição é a diferença de potencial.

• Frequência: Na maioria das especificações de sensibilidade da relação sinal-ruído usadas nas folhas de dados para receptores de rádio, a relação sinal-ruído é fornecida para várias bandas de frequência. Como a sensibilidade do rádio em si varia para diferentes frequências e bandas, é necessário dar aos números de sensibilidade pontos adequados.

É bastante normal para a especificação da relação S / R para diferentes receptores a serem comparados, geralmente o desempenho é declarado para parâmetros definidos. Normalmente, a tensão de entrada para uma relação sinal-ruído de 10dB é indicada.

Para um receptor de comunicações de rádio HF, normalmente pode-se esperar ver um valor na região de 0,5 microvolts para 10 dB S / N em uma largura de banda de 3 kHz para SSB ou Morse. Para AM, uma figura de 1,5 microvolts para 10 dB S / N em uma largura de banda de 6 kHz com modulação de 30% pode ser vista.

Como a sensibilidade varia de acordo com o tipo de modulação usado, largura de banda e as bandas de frequência cobertas pelo rádio, muitas vezes uma tabela de números é fornecida para cobrir todas as combinações necessárias.

Embora existam muitos parâmetros que são usados para especificar o desempenho de sensibilidade dos receptores de rádio, a relação sinal-ruído é um dos mais básicos e fáceis de compreender. É, portanto, amplamente utilizado para muitos receptores de rádio usados em aplicações que variam de recepção de transmissão a comunicações de rádio fixas ou móveis.

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