Radiomottagarkänslighet Inkluderar:
Mottagarens känslighet grunder Signal / brusförhållande SINAD Buller Figur, NF Bullergolv Ömsesidig blandning

Signal / brusförhållande, SNR eller S / N-förhållande är en av de enklaste metoderna för att mäta radiomottagarens känslighet.

Signal / brusförhållande definierar skillnad i nivå mellan signalen och bruset för en given signalnivå. Ju lägre brus som genereras av mottagaren, desto bättre är signal / brusförhållandet.

Som med alla känslighetsmätningar bestäms prestandan för den totala radiomottagaren av prestanda för frontänd-RF-förstärkarsteget. Allt brus som införs av den första RF-förstärkaren kommer att läggas till signalen och förstärkas av efterföljande förstärkare i mottagaren.

Eftersom bruset som introduceras av den första RF-förstärkaren förstärks mest blir denna RF-förstärkare det mest kritiska när det gäller den totala RF-kretsdesignen för radiomottagarens känslighet.

Följaktligen bör fokus för RF-kretskonstruktionen för vilken radiomottagare som helst fokusera på radioens inledande steg, eftersom dessa har den överlägset största effekten på signal- till brusprestanda.

Begreppet signal till brus S / N-förhållande SNR

Även om det finns många sätt att mäta känsligheten hos en radiomottagare är S / N-förhållandet eller SNR ett av de mest enkla och det används i en mängd olika applikationer.

Begreppet signal / brusförhållande används också i många andra områden inklusive ljudsystem och många andra kretsområden det design.

Förhållandet mellan signal och brus för en signal i ett system är lätt att förstå, och därför har den använts i många områden.

Det har dock ett antal begränsningar, och även om det används i stor utsträckning, används ofta också andra metoder inklusive buller. Icke desto mindre är S / N-förhållandet eller SNR en viktig specifikation och används ofta som ett mått på prestanda för många RF-kretsdesigner, särskilt för radiomottagarkänslighet

Skillnaden visas normalt som ett förhållande mellan signalen och buller, S / N, och det uttrycks normalt i decibel. Eftersom signalingångsnivån uppenbarligen har en effekt på detta förhållande måste ingångssignalnivån anges. Detta uttrycks vanligtvis i mikrovolt. Vanligtvis anges en viss ingångsnivå som krävs för att ge en 10 dB signal / brusförhållande.

Definition av signal till brusförhållande

Det är ofta bra att ha en kortfattad definition av signal till brus förhållande eftersom det kan göra det lättare att kontrollera de övergripande specifikationerna i radiomottagarens datablad.

Definitionen av signal till brusförhållande förklarar de olika elementen i förhållandet mellan signal och brus som måste kontrolleras när man tittar på någon SNR-specifikation i ett datablad etc.

Signal / brusförhållande formel

Signal / brusförhållandet är förhållandet mellan den önskade signalen och den oönskade bakgrunden ljud. Den kan uttryckas i sin mest grundläggande form med S / N-formelformeln nedan:

Det är vanligare att se ett signal-brusförhållande uttryckt logaritmiskt med hjälp av decibel med formeln nedan:

Om alla nivåer uttrycks i decibel kan formeln förenklas till ekvationen nedan:

Effektnivåerna kan uttryckas i nivåer som dBm (decibel relativ till ett milliwatt, eller till någon annan standard med vilken nivåerna kan jämföras.

Effekt av bandbredd på SNR

Ett antal andra faktorer förutom basens grundläggande prestanda kan påverkar signal-brusförhållandet, SNR-specifikation. Det första är mottagarens faktiska bandbredd. Eftersom bruset sprider sig över alla frekvenser, finns det t ju bredare mottagarens bandbredd är, desto större är ljudnivån. Följaktligen måste mottagarens bandbredd anges.

Mer specifikt kan bruseffekt beräknas:

Där:
k = Boltzmanns konstant
T = temperatur i absoluta grader
R = kretsens motstånd

Det är värt att notera att bullernivån är oberoende av systemimpedans som bruseffekten är bara proportionell mot Boltzmanns konstanta bandbredd och temperatur.

För radiomottagarspecifikationer är den huvudsakliga aspekten bandbredden för mätningen. anledningen till att vid mottagande av svaga signaler i ett radiokommunikationssystem reduceras bandbredden till den minsta nivån som överensstämmer med mottagningen av signalen med dess sidoband. Detta minskar såväl termiskt störningar som störningar utanför kanalen.

Mätning av signal till brusförhållande

Det sätt på vilket signal / brusförhållandet mäts är relativt enkelt – lite testutrustning behövs och metoden är ganska enkel.

Den utrustning som krävs för att genomföra testningen består av två testinstrument. Den viktigaste är en RF-signalgenerator. Detta testinstrument måste uppenbarligen ha ett frekvensområde som täcker radion. Det måste också vara möjligt att exakt justera utgångsnivån ner till omkring och under den för den förväntade nivån på radioens känslighet utan att någon signal läcker runt den slutliga dämparen i generatorn. RF-signalgeneratorn måste också ha en utgångsimpedans som är lämplig för radion – vanligtvis 50Ω

Det andra testinstrumentet som krävs är en sann RMS-voltmeter som kan mäta ljudutgången från radion.

När generatorsignalen är avstängd ges en 50Ω matchning till mottagaren och ljudmätaren kommer att upptäcka det brus som genereras av mottagaren själv. Denna nivå noteras och signalen slås på. Dess nivå justeras tills ljudnivåmätaren läser en nivå som är 10 dB högre än bara bullret på egen hand. Generatorns nivå är den som krävs för att ge 10 dB signal / brusförhållande.

Det sista uttalandet var inte helt sant. Medan den första avläsningen av bruset är ganska exakt, inkluderar den andra avläsningen av signalen också lite brus. Mot bakgrund av detta kommer många tillverkare att ange ett något annorlunda förhållande: nämligen signal plus brus till brus (S + N / N). I praktiken är skillnaden inte särskilt stor, men S + N / N-förhållandet är mer korrekt.

Signalen måste också vara på en låg nivå och om möjligt måste den automatiska förstärkningskontrollen inaktiveras annars. resultaten kan ske.

Poäng att notera vid mätning av signal till brusförhållande

SNR, signal till brusförhållande är en mycket bekväm metod för att kvantifiera mottagarens känslighet, men det finns är några punkter att tänka på vid tolkning och mätning av signal till brusförhållande.

För att undersöka dessa är det nödvändigt att titta på hur mätningarna av signal / brusförhållande, SNR görs. En kalibrerad RF-signalgenerator används som signalkälla för mottagaren. Den måste ha en exakt metod för att ställa in utnivån till mycket låga signalnivåer. Vid mottagarens utgång används en riktig RMS AC-voltmeter för att mäta utgångsnivån.

• S / N och (S + N) / N Vid mätning av signal / brusförhållande det finns två grundläggande element i mätningen. Den ena är ljudnivån och den andra är signalen. Som ett resultat av hur mätningar görs inkluderar signalmätningen ofta också brus, dvs det är en signal plus brusmätning.

  Detta är normalt inte för mycket av ett problem eftersom signalnivån är antas vara mycket större än bullret. Mot bakgrund av detta kommer vissa mottagartillverkare att ange ett något annat förhållande: nämligen signal plus brus till brus (S + N / N). I praktiken är skillnaden inte stor, men S + N / N-förhållandet är mer korrekt.

• PD och EMF Ibland kommer signalgeneratornivån i specifikationen att nämna att den är antingen PD eller EMF. Detta är faktiskt mycket viktigt eftersom det finns en faktor 2: 1 mellan de två nivåerna. Till exempel 1 mikrovolt EMF. och 0,5 mikrovolt PD är samma.

  EMF (elektromotivkraft) är öppen kretsspänning, medan PD (potentialskillnad) mäts när generatorn laddas. Som ett resultat av hur generatornivåkretsar fungerar antar det att en korrekt belastning (50 Ohm) har applicerats. Om belastningen inte är detta värde kommer ett fel att uppstå. Trots detta antar de flesta apparater värden i PD om inte annat anges, men det är alltid värt att kontrollera om det är möjligt.

Specifikationer för signal till brusförhållande

Signal / brusförhållandet är ofta en av parametrarna som beskrivs i specifikationen eller databladet för en radiomottagare.

För att specifikationen ska vara meningsfull måste specifikationen ange olika element och testvillkor.

• Själva förhållandet mellan signal och brus: Detta är uppenbarligen det grundläggande specifikation, och det är skillnaden mellan den önskade signalen och bruset.

• Signalnivå: Signalnivån har en stor inverkan på förhållandet mellan signal och brus och därför måste signalnivån anges. Normalt när man specificerar en känslighetsnivå i termer av SNR, anges den signalingångsnivå som krävs för att ge ett signal till brusförhållande av en fast siffra, typiskt 10dB.

• Bandbredd: Eftersom bandbredden har en direkt effekt på bullernivån måste bandbredden anges i specifikationen. Bandbreddsiffror som används brukar relatera till de moduleringstyper som används, ofta 6 kHz för AM, 3 kHz för SSB och smalare för Morse.

• Modulation: Signal / brusförhållandet beror på typ av modulering som används. Vanligtvis används signal till brusförhållande för AM och SSB.

  Dessutom har man funnit att vid användning av AM har moduleringsnivån en effekt. Ju högre nivå av modulering, desto högre ljudutgång från mottagaren. Vid mätning av brusprestanda mäts ljudutgången från mottagaren och följaktligen har AM-moduleringsnivån en effekt. Vanligtvis väljs en moduleringsnivå på 30% för denna mätning.

• Temperatur: I teorin har temperaturen en effekt på ljudnivån eftersom det mesta av mottagarbruset är termiskt. Därför har temperaturen en effekt, men i verkligheten antas temperaturen vara rumstemperatur, 20 ° C.

• PD / EMF: Specifikationerna ska ange om insignalnivån är PD eller EMF. I praktiken görs detta sällan och det antas normalt att mätningen är den potentiella skillnaden.

• Frekvens: I de flesta specifikationer för känslighet för signal-brusförhållande som används i datablad för radiomottagare ges signal till brusförhållande för olika frekvensband. Eftersom radioens känslighet kommer att variera för olika frekvenser och band är det nödvändigt att ge känslighetssiffrorna fett lämpliga poäng.

Det är ganska standard att S / N-förhållandet för olika mottagare jämförs, i allmänhet anges prestandan för inställda parametrar. Vanligtvis anges ingångsspänningen för ett signal / brusförhållande på 10 dB.

För en HF-radiokommunikationsmottagare kan man vanligtvis förvänta sig en siffra i området 0,5 mikrovolt för en 10 dB S / N i en 3 kHz bandbredd för SSB eller Morse. För AM kan en siffra på 1,5 mikrovolt för en 10 dB S / N i en 6 kHz bandbredd vid 30% modulering ses.

Eftersom känsligheten kommer att variera beroende på vilken modulationstyp som används, bandbredd och frekvensband som täcks av radion, ges ofta en tabell med siffror för att täcka alla nödvändiga kombinationer.

Även om det finns många parametrar som används för att specificera känslighetsprestanda för radiomottagare, är signal / brusförhållandet en av de mest grundläggande och lättförståeliga. Det används därför i stor utsträckning för många radiomottagare som används i applikationer som sträcker sig från sändningsmottagning till fast eller mobil radiokommunikation.

Mer viktiga radioämnen:
Radiosignaler Modulationstyper & tekniker Amplitudmodulering Frekvensmodulering OFDM RF-blandning Faslåsta slingor Frekvenssyntetiserare Passiv intermodulation RF-dämpare RF-filter RF-cirkulator Radiomottagartyper Superhet-radio Mottagarselektivitet Mottagarkänslighet Mottagare stark signalhantering Mottagardynamiskt område
Gå tillbaka till menyn Radioämnen. . .