Меню

По чувствительности приемника определить мощность

Чувствительность приемника

Одним из важнейших показателей качества тракта приема является чувствительность приемника. Она характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника определяется как минимальный уровень входного сигнала устройства, необходимый для обеспечения требуемого качества полученной информации. Качество может быть оценено заданной битовой вероятностью ошибки (BER), вероятностью приема ошибочного сообщения (MER) или отношением сигнал-шум SNR (Signal-to-Noise Ratio) на входе демодулятора приемника. Если чувствительность приемника ограничивается внутренними шумами, то ее можно оценить реальной или предельной чувствительностью приемника, коэффициентом шума или шумовой температурой.

Чувствительность приемника с небольшим усилением, на выходе которого шумы практически отсутствуют, определяется э.д.с, (или номинальной мощностью) сигнала в антенне (или ее эквиваленте), при которой обеспечивается заданное напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника.

Чувствительность приемника определяется коэффициентом его усиления КУС. Приемник должен обеспечивать усиление даже самых слабых входных сигналов до выходного уровня, необходимого для нормального функционирования устройства, однако, на входе приемника действуют помехи и шумы, которые также усиливаются в приемнике и могут ухудшать качество его функционирования. Кроме того, на выходе приемника появляются его усиленные внутренние шумы. Чем меньше внутренние шумы, тем лучше качество приемника, тем выше чувствительность приемника.

Реальная чувствительность приемника равна э.д.с. (или номинальной мощности) сигнала в антенне, при которой напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника превышает напряжение (мощность) помех в заданное число раз. Предельная чувствительность приемника равна э.д.с. или номинальной мощности РАП сигнала в антенне, при которой на выходе его линейной части (т. е. на входе детектора), мощность сигнала равна мощности внутреннего шума.

При задании чувствительности приемника в виде э.д.с., она измеряется в микровольтах. Современные приемники мобильной связи обладают чувствительностью на уровне десятых долей микровольта. Способ задания чувствительности приемника в виде э.д.с. приводит к тому, что при различном входном сопротивлении приемника мы будем получать различное значение э.д.с. Поэтому, несмотря на то, что все современные приемники систем мобильной связи имеют входное сопротивление 50 Ом, чувствительность приемников задается в терминах мощности сигнала на входе приемника. Чувствительность определяется как отношение мощности на входе приемника к уровню мощности 1 мВт и выражается в логарифмическом масштабе в дБм.

Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать коэффициентом шума N, равным отношению мощности шумов, создаваемых на выходе линейной части приемника эквивалентом антенны (при комнатной температуре T = 290 К) и линейной частью, к мощности шумов, создаваемых только эквивалентом антенны. Очевидно,

где k = 1,38 • 10 –23 Дж/град — постоянная Больцмана;
Пш — шумовая полоса линейной части приемника, Гц;
РАП — мощность сигнала, Вт.

Из (1) видно, что мощность сигнала, соответствующую его предельной чувствительности и отнесенную к единице полосы частот, можно выразить в единицах kT:

Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать шумовой температурой приемника Тпр, на которую надо дополнительно нагреть эквивалент антенны, чтобы на выходе линейной части приемника мощность создаваемых им шумов равнялась мощности шумов линейной части. Очевидно, , откуда

На реальную антенну воздействуют внешние шумы, номинальная мощность которых ,
где ТA — шумовая температура антенны. Поэтому на выходе линейной части

Читайте также:  Мощность подключения стиральной машины что это

Для получения равенства мощностей сигнала и шумов необходима мощность

  1. «Проектирование радиоприемных устройств» под ред. А.П. Сиверса — М.: «Высшая школа» 1976 стр. 7-8
  2. «Радиоприемные устройства» под ред. Жуковского — М.: «Сов. радио» 1989 стр. 8 — 10
  3. Палшков В.В. «Радиоприемные устройства» — М.: «Радио и связь» 1984 стр. 12 — 14
  4. ГОСТ 12252-86 Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений
  5. Измерение параметров средств цифровой радиосвязи

Вместе со статьей «Чувствительность приемника» читают:

Диапазон рабочих частот радиоприемных устройств В зависимости от значения принимаемой частоты схемные и конструктивные решения радиоприемников могут значительно различаться.
https://digteh.ru/WLL/DiapPrmFr.php

Избирательность приемника по частоте Избирательность по соседнему каналу — это способность приемника принимать полезный сигнал на заданной частоте канала с заданной вероятностью ошибки
https://digteh.ru/WLL/ChastotIzbirat.php

Побочные каналы приема Интермодуляция, блокирование, однодецибельная точка компрессии, вот основные источники возникновения побочных каналов приема! Знать и уметь бороться с этими явлениями — задача любого технического специалиста.
https://digteh.ru/WLL/NelinPrm.php

Динамический диапазон приемника Динамический диапазон приемника с одной стороны определяет способность приемника обнаруживать слабый входной сигнал, с другой — обрабатывать сигналы большого уровня без искажения.
https://digteh.ru/WLL/DinDiapPrm.php

Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 . 2020

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/

Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре «Сигнал», Научно производственной фирме «Булат». В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи «Сигнал-201», авиационной системы передачи данных «Орлан-СТД», отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

Источник

Измерение чувствительности приёмника радиостанции.

Чувствительность приёмника определяется значением уровня стандартного испытательного высокочастотного (ВЧ) сигнала приёмника рабочей частоты на антенном входе с волновым сопротивлением 50 Ом при отношении сигнал/шум на выходе приёмника 12 дБ по методу «СИНАД»без выключения сигнала генератора. Принято считать, что это минимальный приемлемый уровень отношении сигнал/шум при котором речь на выходе приёмника считается различимой.

Терминология:

  • стандартный испытательный сигнал определяется как частотно-модулированный сигнал с частотой несущей, равной номинальной частоте настройки приемника, имеющий стандартную испытательную девиацию частоты при частоте модуляции, равной 1000 Гц;
  • стандартная испытательная девиация – девиация частоты, равная 60% максимальной допустимой девиации.
  • максимальная допустимая девиация – наибольшее значение девиации частоты радио- частотного сигнала, которое допускается использовать в службе подвижной радиосвязи, значение максимальной девиации не должно превышать 5 кГц.

Как измерить чувствительность приёмника радиостанции

На основании изложенного для измерения чувствительности приемника радиостанции на антенный вход с высокочастотного генератора сигналов подаём испытательный сигнал номинальной частоты, на которой используется радиостанция, с девиацией 3 кГц при частоте модуляции равной 1 кГц.

Уровень испытательного сигнала, подаваемого на антенный вход, устанавливаем равным 0,5 мВ, т. е. 500 мкВ, так предполагает ГОСТ. При чувствительности современных связных радиостанций 0,1 – 1 мкВ это очень много. Предполагается, что в ГОСТе допущена ошибка. Поэтому будем использовать уровень равный 0,5 мкВ.

Отношение сигнал/шум измеряется по методу SINAD (СИНАД). SINAD — Signal-to-noise and distortion ratio, что в переводе означает отношение сигнал-шум плюс искажение. Если это выразить техническим языком, то это будет отношение полной мощности сигнала к сумме мощностей шумов и искажений. Формула, описывающая это, выглядит следующим образом:

Отношение сигнал-шум

Если уровень сигнала выражается через напряжение, тогда эта формула будет иметь вид:

Отношение сигнал-шум

С другой стороны коэффициент нелинейных искажений (КНИ) определяется по формуле:

Измерение чувствительности приёмника

Если в сигнале при измерении КНИ присутствуют шумы, то формула буде выглядеть как обратная величина значению СИНАД:

Измерение чувствительности приёмника

Эту формулу можно выразить и по другому:

Измерение чувствительности приёмника

Таким образом, можем измерить отношение сигнал/шум по методу СИНАД через измерение КНИ с последующим вычислением.

Прибор для измерения чувствительности приёмника радиостанции

Предприятием ИТЦ «КОНТУР» (г. Новосибирск) создан радиокоммуникационный сервисный тестер (тестер) РСТ-430 для измерения, в том числе чувствительности приемника радиостанции. Прибор многофункциональный, выполняет целый ряд задач в области контроля и измерения различных параметров средств связи. Обо всех функциях и технических характеристиках вы можете узнать здесь.

В тестере РСТ-430 основное назначение измерителя КНИ это измерить отношение сигнал/шум. То есть шум в сигнале является основным информационным параметром. Если пытаться измерить у шумного сигнала нелинейные искажения, то результат будет не верный. Для измерения нелинейных искажений в сигнале должно быть минимальное присутствие гармоник не связанных с основной.

Значение измеренного отношения сигнал/шум по методу СИНАД отображается в децибелах (дБ) а с помощью измерения КНИ в процентах.

Отношение сигнал/шум по методу СИНАД равный 12 дБ соответствует 25% при измерении через КНИ. Как измерять чувствительность, по СИНАД или через КНИ, дело личного предпочтения. Изменение отношения сигнал/шум по СИНАДна 1 дБ соответствует изменению КНИ на 3%. Так как уровень шумов не равномерный измерение по СИНАД легче, так как меньше флуктуирует значение на индикаторе, однако измерение через КНИ позволяет уловить закономерность изменения шума.

Инструкция по измерению

Измерение чувствительности приёмника радиостанции с помощью тестера РСТ-430 выполняется следующим образом.

  1. К тестеру РСТ-430 по схеме для измерения параметров приёмника подключаем радиостанцию.
  2. На приборе РСТ-430 выполняются подготовительные действия:
    1. через кнопку Tab заходим в главное меню и выбираем режим ПРИЕМНИК УСТАНОВКИ нажав кнопкуF1;
    2. в открывшемся окне установок параметров для испытания приёмника последовательно выполняем следующие операции:
      • кнопкой F1 активируем пункт установки частоты высокочастотного сигнала и устанавливаем требуемое значение, а через кнопку SPACE устанавливаем шаг перестройки частоты;
      • кнопкой F2 активируем пункт установки уровня высокочастотного сигнала установленной частоты и устанавливаем требуемое значение (для большинства приёмников достаточно установить уровень 0,5 мкВ, что соответствует -113 дБм), а через кнопку SPACEустанавливаем шаг перестройки уровня;
      • кнопкой SHIFT включаем перестройку уровня высокочастотного сигнала с заданным шагом, при этом курсор, показывающий что опция активна, примет вид двусторонней стрелки ;
      • кнопкой F3 активируем пункт установки девиации и устанавливаем 3 кГц;
      • кнопкой F5 активируем пункт установки частоты модуляции и устанавливаем 1 кГц;
      • кнопкойF4 включаем модуляцию;
      • кнопкойESCпереключаемся в режим ПРИЁМНИК ИЗМЕРЕНИЯи кнопкой F1 выбираем, как мы будем измерять отношение сигнал/шум (по методу СИНАД или измерителем КНИ).
  3. Выполняем измерение чувствительности, для этого:
    1. включаем радиостанцию, выключаем шумоподавитель (ГОСТ 12252 в пункте 4.4.10 допускает при отсутствии органов регулировки и выключения шумов измерение проводить с шумоподавителем). В громкоговорителе должен прослушиваться сигнал с частотой модуляции а на экране индикатора тестера в строках НАПРЯЖЕНИЕ и ЧАСТОТА НЧ появиться значения напряжения НЧ и частоты модуляции на выходе приёмника. Включая/выключая модуляцию кнопкой F4 проверяем по наличию/отсутствию звука в громкоговорителе наличие модуляции. В окне отображения результата измерения выводится значение измеряемого отношения сигнал/шумв децибелах (при измерении по СИНАД) или в процентах(при измерении через КНИ);
    2. кнопкой ESC переключаемся обратно в режим ПРИЁМНИК УСТАНОВКИ;
    3. активируем кнопкой F2 пункт установки уровня высокочастотного сигнала, курсор должен иметь вид двусторонней стрелки;
    4. кнопками 4 и 6 увеличивая или уменьшая уровень ВЧ сигнала до такого значения, при котором в окне отображения результата измерения будет достигнуто значение по СИНАД равное 12 дБ или 25% по КНИ;

Полученное при этом значение уровня высокочастотного сигнала будет определять чувствительность приёмника радиостанции.

Нужно не забыть кнопкой SHIFT выйти из опции перестройки уровня с заданным шагом. Эта опция не позволяет устанавливать нужное значение уровня кнопками с цифрами, так как кнопки 4 и 6 задействованы для уменьшения или увеличения уровня.

Источник



Определение чувствительности приемника

date image2015-06-16
views image711

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Чувствительность реального приемника принято выражать через пороговую мощность оптимального (идеального) приемника Рпр.ид:

где Кш = 1,5. 3 – коэффициент, называемый коэффициентом шума реального приемника, Кп = 3. 5 – коэффициент потерь реального приемника при его аппаратной (схемной) реализации.

Чувствительность идеального приемника определяется выражением

где q – необходимое отношение сигнал/шум (по мощности) в приемнике для заданного качества работы (обозначается также как γ, h 2 ),
Рш. ид – мощность шумов идеального приемника, Fэф – эффективная шумовая полоса (полоса пропускания) приемника определяемая скоростью передачи информации и выбранной системой сигналов,
No – спектральная плотность мощности собственных шумов приемника

выраженная через постоянную Больцмана k = 1.38·1Е-23 и шумовую температуру приемника (с антенной) Тш (по Кельвину).

Необходимое значение q (20. 1000) в зависимости от условий распространения радиоволн, требуемого качества и вида сигналов рассчитывается по формулам или определяется по так называемым кривым помехоустойчивости.

В радиотехнических системах различного назначения часто используются сложные, широкополосные сигналы, которые позволяют увеличить дальность действия системы, улучшить разрешающую способность, уменьшить мощность передатчика и т.д. Эффект от их использования можно оценить так называемым коэффициентом сжатия
(Ксж > 1), который как бы повышает чувствительность приемника:

Для оптимального (идеального) приемника полосу пропускания определяют по формуле:

где τu длительность импульса (единичного сигнала).

В таблице А [ ] в качестве иллюстрации соотношения между скоростями передачи информации и необходимой шириной спектра при различных видах манипуляции.

Источник