Sensibilitatea receptorului radio include:
Noțiuni de bază despre sensibilitatea receptorului Raport semnal / zgomot SINAD Figura zgomot, NF Noise floor Mixare reciprocă

Raportul semnal / zgomot, raportul SNR sau S / N este una dintre cele mai simple metode de măsurare a sensibilității receptorului radio.

Raportul semnal / zgomot definește diferența de nivel între semnal și zgomot pentru un anumit nivel de semnal. Cu cât este mai mic zgomotul generat de receptor, cu atât raportul semnal / zgomot este mai bun.

La fel ca în cazul oricărei măsurători de sensibilitate, performanța receptorului radio general este determinată de performanța etapei amplificatorului RF frontal. Orice zgomot introdus de primul amplificator RF va fi adăugat la semnal și amplificat de amplificatoarele ulterioare din receptor.

Deoarece zgomotul introdus de primul amplificator RF va fi cel mai amplificat, acest amplificator RF devine cel mai critic în ceea ce privește proiectarea generală a circuitului RF pentru performanța sensibilității receptorului radio.

În consecință, focalizarea proiectării circuitului RF pentru orice receptor radio ar trebui să se concentreze pe etapele inițiale ale radioului, deoarece acestea au de departe cel mai mare efect asupra performanței semnal-zgomot.

Conceptul de raport semnal / zgomot S / N SNR

Deși există multe modalități de măsurare a performanței sensibilității unui receptor radio, raportul S / N sau SNR este unul dintre cele mai simple și este utilizat într-o varietate de aplicații.

Conceptul raportului semnal-zgomot este, de asemenea, utilizat în multe alte domenii, inclusiv sisteme audio și multe alte zone ale circuitului este proiectat.

Raportul semnal / zgomot al unui semnal într-un sistem este ușor de înțeles și, prin urmare, a fost utilizat pe scară largă în multe domenii.

Cu toate acestea, are un număr de limitări și, deși este utilizat pe scară largă, sunt utilizate adesea și alte metode, inclusiv cifra de zgomot. Cu toate acestea, raportul S / N sau SNR este o specificație importantă și este utilizat pe scară largă ca măsură a performanței multor modele de circuite RF, în special pentru sensibilitatea receptorului radio

Diferența este în mod normal afișată ca raport între semnal și zgomot, S / N, și este exprimat în mod normal în decibeli. Deoarece nivelul de intrare a semnalului are, evident, un efect asupra acestui raport, trebuie dat nivelul de semnal de intrare. Acest lucru este de obicei exprimat în microvolți. De obicei, este specificat un anumit nivel de intrare necesar pentru a da un raport semnal / zgomot de 10 dB.

Definiția raportului semnal / zgomot

Este adesea util să aveți o definiție concisă a semnalului la zgomot. Acest raport poate facilita verificarea specificațiilor generale din fișele de date ale receptorului radio.

Această definiție a raportului semnal / zgomot explică diferitele elemente ale raportului semnal / zgomot care trebuie verificate atunci când se analizează orice specificație SNR dintr-o foaie de date etc.

Raportul semnal / zgomot formula

Raportul semnal / zgomot este raportul dintre semnalul dorit și fundalul nedorit zgomot. Poate fi exprimat în forma sa de bază folosind formula raportului S / N de mai jos:

Este mai obișnuit să vezi un raport semnal / zgomot exprimat într-o bază logaritmică folosind decibeli cu formula de mai jos:

Dacă toate nivelurile sunt exprimate în decibeli, atunci formula poate fi simplificată la ecuația de mai jos:

Nivelurile de putere pot fi exprimate în nivele precum dBm (decibeli relativi la un miliwatt sau la un alt standard prin care nivelurile pot fi comparate.

Efectul lățimii de bandă asupra SNR

Un număr de alți factori, în afară de performanța de bază a setului, pot fi afectează raportul semnal / zgomot, specificația SNR. Primul este lățimea de bandă reală a receptorului. Pe măsură ce zgomotul se răspândește pe toate frecvențele, se găsește t Cu cât lățimea de bandă a receptorului este mai mare, cu atât nivelul zgomotului este mai mare. În consecință, trebuie specificată lățimea de bandă a receptorului.

Mai precis, puterea de zgomot poate fi calculată:

Unde:
k = constanta lui Boltzmann
T = temperatura în grade absolute
R = rezistența circuitului

Este demn de remarcat faptul că nivelul de zgomot este independent de impedanța sistemului ca puterea de zgomot este proporțională doar cu constanta, lățimea de bandă și temperatura lui Boltzmann.

Pentru specificațiile receptorului radio, aspectul principal este lățimea de bandă a măsurătorii.

Este de fapt pentru aceasta motiv pentru care atunci când se recepționează semnale slabe într-un sistem de comunicații radio, lățimea de bandă este redusă la nivelul minim în concordanță cu primirea semnalului cu benzile sale laterale. Acest lucru reduce zgomotul termic, precum și interferența în afara canalului.

Măsurarea raportului semnal / zgomot

Modul în care este măsurat raportul semnal / zgomot este relativ simplu – echipamente de testare mici este necesară și metoda este destul de ușoară.

Echipamentul necesar pentru efectuarea testării constă din două instrumente de testare. Principalul este un generator de semnal RF. Acest instrument de testare trebuie să aibă în mod evident un domeniu de frecvență care să acopere cel al radioului. De asemenea, trebuie să fie posibil să se regleze cu precizie nivelul de ieșire în jos și în jurul valorii de nivelul anticipat al sensibilității radioului testat, fără a se scurge semnal în jurul atenuatorului final din generator. Generatorul de semnal RF trebuie să aibă, de asemenea, o impedanță de ieșire adecvată pentru radio – de obicei 50Ω

Celălalt instrument de test care este necesar este un voltmetru RMS adevărat care poate măsura ieșirea audio de la radio.

Cu semnalul generatorului oprit, receptorul se potrivește cu 50Ω, iar contorul audio va detecta zgomotul generat chiar de receptor. Acest nivel este notat și semnalul pornit. Nivelul său este ajustat până când contorul de nivel audio citește un nivel cu 10 dB mai mare decât zgomotul de unul singur. Nivelul generatorului este cel necesar pentru a da raportul semnal / zgomot de 10 dB.

Ultima afirmație nu a fost strict adevărată. În timp ce prima citire a zgomotului este destul de precisă, a doua citire a semnalului include și ceva zgomot. Având în vedere acest lucru, mulți producători vor specifica un raport ușor diferit: și anume semnal plus zgomot / zgomot (S + N / N). În practică, diferența nu este deosebit de mare, dar raportul S + N / N este mai corect.

Semnalul trebuie, de asemenea, să fie la un nivel scăzut și, dacă este posibil, controlul automat al câștigului trebuie dezactivat în caz contrar. rezultatele pot fi distorsionate.

Puncte de remarcat la măsurarea raportului semnal / zgomot

SNR, raportul semnal / zgomot este o metodă foarte convenabilă de cuantificare a sensibilității unui receptor, dar există sunt câteva puncte care trebuie luate în considerare atunci când se interpretează și se măsoară raportul semnal / zgomot.

Pentru a investiga acestea este necesar să se analizeze modul în care sunt făcute măsurătorile raportului semnal / zgomot, SNR. Un generator de semnal RF calibrat este utilizat ca sursă de semnal pentru receptor. Trebuie să aibă o metodă precisă de setare a nivelului de ieșire la niveluri de semnal foarte scăzute. Apoi la ieșirea receptorului se folosește un voltmetru RMS AC adevărat pentru a măsura nivelul de ieșire.

• S / N și (S + N) / N Când se măsoară raportul semnal / zgomot există două elemente de bază pentru măsurare. Unul este nivelul de zgomot și celălalt este semnalul. Ca urmare a modului în care sunt efectuate măsurătorile, adesea măsurarea semnalului include și zgomotul, adică este un semnal plus măsurarea zgomotului.

  În mod normal, aceasta nu este o problemă prea mare, deoarece nivelul semnalului este presupus a fi mult mai mare decât zgomotul. Având în vedere acest lucru, unii producători de receptoare vor specifica un raport ușor diferit: și anume semnal plus zgomot / zgomot (S + N / N). În practică, diferența nu este mare, dar raportul S + N / N este mai corect.

• PD și EMF Ocazional, nivelul generatorului de semnal din specificație va menționa că este fie PD, fie EMF. Acest lucru este de fapt foarte important, deoarece există un factor de 2: 1 între cele două niveluri. De exemplu 1 EMF cu microvolți. și 0,5 microvolt PD sunt aceleași.

  EMF (forța electro-motrice) este tensiunea circuitului deschis, în timp ce PD (diferența de potențial) este măsurată atunci când generatorul este încărcat. Ca rezultat al modului în care funcționează circuitele de nivel ale generatorului, se presupune că a fost aplicată o sarcină corectă (50 Ohm). Dacă încărcarea nu este această valoare, atunci va apărea o eroare. În ciuda acestui fapt, majoritatea echipamentelor își asumă valori în PD, cu excepția cazului în care se specifică altfel, dar merită întotdeauna verificat dacă este posibil.

Specificațiile raportului semnal / zgomot

Raportul semnal / zgomot este adesea unul dintre parametrii detaliați în specificații sau fișa tehnică pentru un receptor radio.

Pentru ca specificația să fie semnificativă, specificația trebuie să precizeze diferite elemente și condiții de testare.

• Raportul semnal / zgomot în sine: acesta este evident elementul de bază specificație și este diferența dintre semnalul dorit și zgomot.

• Nivelul semnalului: nivelul semnalului are un impact major asupra raportului semnal / zgomot și, prin urmare, trebuie semnalat nivelul semnalului. De obicei, când se specifică un nivel de sensibilitate în termeni de SNR, este indicat nivelul de intrare al semnalului necesar pentru a da un raport semnal / zgomot al unei cifre fixe, de obicei 10 dB.

• Lățime de bandă: întrucât lățimea de bandă are un efect direct asupra nivelului de zgomot, lățimea de bandă trebuie menționată în specificație. Cifrele lățimii de bandă utilizate în mod normal se referă la tipurile de modulație utilizate, adesea 6 kHz pentru AM, 3 kHz pentru SSB și mai restrâns pentru Morse.

• Modulație: raportul semnal / zgomot va depinde de tipul modulației utilizate. De obicei, raportul semnal / zgomot este utilizat pentru AM și SSB.

  În plus, se constată că, atunci când se utilizează AM, nivelul de modulație are un efect. Cu cât nivelul de modulație este mai mare, cu atât este mai mare ieșirea audio de la receptor. Când se măsoară performanța zgomotului, se măsoară ieșirea audio de la receptor și, prin urmare, nivelul de modulație al AM are efect. De obicei, pentru această măsurare se alege un nivel de modulație de 30%.

• Temperatură: în teorie, temperatura are un efect asupra nivelului de zgomot, deoarece majoritatea zgomotului receptorului este termic. Prin urmare, temperatura are efect, dar, în realitate, se presupune că temperatura camerei este de 20 ° C.

• PD / EMF: specificațiile ar trebui să stabilească dacă nivelul semnalului de intrare este PD sau EMF. În practică, acest lucru se face rar și se presupune în mod normal că măsurarea este diferența de potențial.

• Frecvență: în majoritatea specificațiilor de sensibilitate raport semnal / zgomot utilizate în fișele de date pentru receptoare radio, raportul semnal / zgomot este dat pentru diferite benzi de frecvență. Deoarece sensibilitatea radioului în sine va varia pentru diferite frecvențe și benzi, este necesar să se acorde cifrelor de sensibilitate puncte adecvate.

Este destul de standard pentru specificația raportului S / N pentru diferiți receptori care trebuie comparați, în general, performanța este indicată pentru parametrii setați. De obicei, este indicată tensiunea de intrare pentru un raport semnal / zgomot de 10 dB.

Pentru un receptor de comunicații radio HF, de obicei, s-ar putea aștepta să vedeți o cifră în regiunea de 0,5 microvolți pentru un S / N de 10 dB într-o lățime de bandă de 3 kHz pentru SSB sau Morse. Pentru AM s-ar putea vedea o cifră de 1,5 microvolți pentru 10 dB S / N într-o lățime de bandă de 6 kHz la 30% modulație.

Deoarece sensibilitatea va varia în funcție de tipul de modulație utilizat, lățimea de bandă și benzile de frecvență acoperite de radio, de multe ori se oferă un tabel cu cifre pentru a acoperi toate combinațiile necesare.

Deși există mulți parametri utilizați pentru specificarea performanței de sensibilitate a receptoarelor radio, raportul semnal / zgomot este unul dintre cele mai elementare și mai ușor de înțeles. Prin urmare, este utilizat pe scară largă pentru multe receptoare radio utilizate în aplicații care variază de la recepția de difuzare la comunicații radio fixe sau mobile.

Mai multe subiecte radio esențiale:
Semnalele radio Tipuri de modulare & tehnici Modulare amplitudine Modulare frecvență OFDM Mixare RF Bucle blocate în fază Sintetizatoare de frecvență Intermodulare pasivă Atenuatoare RF Filtre RF Circulator RF Tipuri de radio radio Superhet Selectivitate receptor Sensibilitate receptor Receptor manipulare semnal puternic Receptor interval dinamic
Reveniți la meniul subiecte Radio. . .