Предельная чувствительность приемника: Чувствительность приемника — МегаЛекции

Чувствительность приемника — МегаЛекции

 

Одним из важнейших показателей качества тракта приема является чувствительность приемника. Чувствительность приемника характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника определяется как минимальный уровень входного сигнала устройства, необходимый для обеспечения требуемого качества полученной информации. 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 К_УС. 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 чувствительностьприемника 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 Р_АП сигнала в антенне, при которой на выходе его линейной части (т. е. на входе детектора), мощность сигнала равна мощности внутреннего шума.

Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать коэффициентом шума N₀, равным отношению мощности шумов, создаваемых на выходе линейной части приемника эквивалентом антенны (при комнатной температуре

T₀ = 300 К) и линейной частью, к мощности шумов, создаваемых только эквивалентом антенны. Очевидно,

 

, (3.18)

 

где k = 1,38∙10^–23 Дж/град — постоянная Больцмана;

П_ш — шумовая полоса линейной части приемника, Гц;

Р_АП — мощность сигнала, Вт.

Из (3.19) видно, что мощность сигнала, соответствующую его предельной чувствительности и отнесенную к единице полосы частот, можно выразить в единицах kT₀:

, (3.19)

Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать шумовой температурой приемника Т

_пр, на которую надо дополнительно нагреть эквивалент антенны, чтобы на выходе линейной части приемника мощность создаваемых им шумов равнялась мощности шумов линейной части. Очевидно,

, (3.20)

откуда (3.21)

На реальную антенну воздействуют внешние шумы, номинальная мощность которых

где Т_A— шумовая температура антенны. Таким образом реальная чувствительность приемника:

(3.22)

Предельная чувствительность при

 

 

Рисунок 3.13 – График зависимости относительной шумовой температуры антенны от частоты

 

По рисунку 3.13 видим, что на высокой частоте коэффициент относительной шумовой температуры антенны уменьшается и остается неизменной, а также ее роль влияния на чувствительность приемника уменьшается.

Использование пакета MultiSim для расчета шумов схемы: коэффициент шума в зависимости от частоты по формуле (inoise^2/(4*k*T*Rг)). Где выходной шум (onoise), пересчитанный на вход (inoise = onoise/K(f), где K(f) — коэффициент передачи четырехполюсника) дальше это делится на спектральную плотность мощности входного шума, которую можно рассчитать исходя из выходного сопротивления генератора Rг.

В мультисиме для этого необходимо использовать постобработку результатов моделирования шумов. В постпроцессоре добавляется обработка результатов моделирования шумов по формуле (db((inoise_spectrum)/4/1.38e-23/300/50)/2)

НЧ область очень похожа на фликкер- шум транзистора.

Чтобы получить график с коэффициентом шума, необходимо сначала запустить: Моделирование – Вид анализа – Шумов.

Моделирование – Постпроцессор – Вкладка (Графопостроитель) – Кнопка (Расчитать).

Результат моделирования приведен в виде рисунка 3.13.

 

 

Рисунок 3.14 – Результат расчета внутреннего шума приемника

С помощью пакета MultiSim оценим коэффициент шума входного каскада РПрУ, предусмотренного ТЗ на курсовой проект. Оценим чувствительность устройства.

Решение: дадим определение чувствительности, это – способность радиоприёмника принимать слабые по интенсивности радиосигналы и количественный критерий этой способности.

— формула для оценки чувствительности,

где — постоянная Больцмана, — абсолютная температура (К), -шумовая полоса частот приемника, дБ — коэффициент шума РПрУ, дБ, — относительная шумовая температура антенны на частоте сигнала.

Определим относительную шумовую температуру антенны на частоте f=17,6375 MГц по формуле:

 

(3.23)

 

где значения в МГц.

 

Подставив числовые значения получим:

 

 

Теперь можем определить и чувствительность приемника:

 

,

 

 

Сделаем вывод, коэффициент шума приемника по результатам расчета оказалась больше, чем значения внешних шумов. Это так, потому что коэффициент шума приемника зависит от частоты. Чувствительность в большей мере, зависит от внутреннего шума приемника.

 

Система АРУ

 

В зависимости от назначения и степени универсальности радиоприемник имеет различные органы управления: для настройки на частоту нужного радиосигнала, для согласования уровня выходного сигнала и других параметров с требованиями потребителя принимаемой информации. Управление может быть ручным или автоматическим. Автоматическое управление выполняется по командам, введенным в программное управляющее устройство; функции человека при этом исключаются либо сводятся к включению управляющего устройства, например к нажатию клавиши и т.п.

Автоматические регулировки необходимы для обеспечения приема при быстро изменяющихся условиях, когда оператор не может действовать с достаточной быстротой и точностью, пользуясь ручными регуляторами. Кроме того, автоматизация позволяет упростить функции оператора либо вовсе исключить необходимость обслуживания приемной аппаратуры.

Функции регулировок усложняются, когда требуется обеспечить прием сложных сигналов при меняющихся условиях распространения и в сложной шумовой обстановке. Адаптация приемника к таким ситуациям для наиболее точного воспроизведения передаваемой информации представляет трудную задачу; оператор решает ее путем последовательных проб, которые требуют затраты времени и связаны с потерей части информации. Электронные автоматические регуляторы, основанные на применении быстродействующих микропроцессоров, решают эту задачу.

Основная тенденция развития всех видов техники, в том числе радиосвязи и радиовещания, – создание телеуправляемых и полностью автоматизированных систем. В этом случае все регулировки, необходимые для поддержания соответствия оборудования техническим требованиям, должны выполняться автоматически.

К наиболее распространенным автоматическим регулировкам приемников относят автоматическую регулировку усиления (АРУ) и автоматическую подстройку частоты (АПЧ).

Автоматическая регулировка усиления обеспечивает поддержание на выходе усилителя промежуточной частоты уровня сигнала, достаточно высокого и стабильного для воспроизведения сообщений от радиостанций различной мощности, находящихся на разных расстояниях и в меняющихся условиях распространения радиоволн. Благодаря простоте АРУ применяется почти во всех радиоприемниках.

Цепи АРУ могут включать следующие элементы приемника:

– усилители радио- и промежуточной частоты, приспособленные для

регулировки усиления изменением регулирующего напряжения;

– детекторы для получения регулирующих напряжений путем выпрямления сигнала;

– дополнительные усилители для увеличения регулирующего напряжения при необходимости повысить эффективность АРУ;

– цепи, обеспечивающие пороговое напряжение для получения регулировки с задержкой;

– фильтры нижних частот для подавления продуктов модуляции сигнала в цепях регулирующих напряжений.

Типичные упрощенные схемы АРУ представлены на рисунке — 3.15. В варианте на рисунке — 3.15, а регулирующее напряжение формируется в результате выпрямления напряжения усиленного сигнала с выхода усилителя. Напряжение от детектора Д подается через дополнительный усилитель У и фильтр нижних частот Ф в направлении, обратном направлению прохождения сигнала в регулируемом усилителе. Со стороны выхода оно действует на предшествующие усилительные каскады, поэтому такая регулировка называется обратной АРУ. Усилитель У может быть включен и до детектора Д. Если напряжение на выходе регулируемого усилителя достаточно велико, то этот усилитель не применяют.

В цепи обратной АРУ усиление регулируется благодаря изменению регулирующего напряжения U_рег, которое, в свою очередь, изменяется в результате изменения напряжения сигнала на выходе регулируемого усилителя. Следовательно, в цепи обратной АРУ неизбежно и необходимо некоторое изменение выходного напряжения. При правильном выборе параметров цепи это изменение не выходит за допустимые пределы.

В схеме на рисунке — 3.15,б регулирующее напряжение вырабатывается в результате усиления и выпрямления входного напряжения и действует в том же «прямом» направлении, в котором проходит принимаемый сигнал в регулируемом усилителе. Соответственно такая цепь называется прямой АРУ. В отличии от обратной АРУ, здесь регулирующее напряжение не зависит от напряжения на выходе усилителя, т.е. имеется теоретическая возможность полного постоянства выходного напряжения. На практике реализовать эту возможность не удается. Как было выяснено, условие постоянства выходного напряжения состоит в строго определенном законе изменения коэффициента усиления при изменении напряжения на входе. В реальных условиях коэффициент усиления регулируют цепями, свойства которых зависят от регулирующего напряжения. Эту зависимость обеспечивают нелинейные элементы, но их характеристики определяются спецификой происходящих в них сложных физических процессов и управлять формой этих характеристик можно лишь в очень слабой степени.

 

 

 

 

Рисунок3.15 — Структурная схема построения «обратной» АРУ и амплитудные характеристики усилителя без АРУ, с простой АРУ и с АРУ с задержкой

 

Для расчета действия АРУ и РРУ воспользуемся пакетом MultiSim.

 

 

Рисунок3.16 – Схема РРУ

 

 

Рисунок3.17 – Схема АРУ

 

Результаты моделирования приведем в виде рисунков 3.18, 3.19 и 3.20

 

 

Рисунок3.18 – Осциллограмма автоматической регулировки усиления

 

Из осциллограммы выпишем уровни сигнала: на входе АРУ

U_вх= 988,077∙10^-6В, на выходе АРУ U_вых= 1,180В.

По ним определим действие автоматической регулировки усиления при изменении уровня сигнала на выходе:

 

Получивщиеся значение соответствует ГОСТ 5651-89: действие АРУ при изменении уровня сигнала на выходе не более 10 дБ.

 

 

Рисунок3.19 — Осциллограмма автоматической регулировки усиления

 

Из осциллограммы выпишем уровни изменений входного сигнала: U_вх1=988,077∙10^-6В, U_вх2=9,999∙10^-3В.

По ним определим действие автоматической регулировки усиления при изменении уровня сигнала на входе:

 

 

Получивщиеся значение соответствует ГОСТ 5651-89: действие АРУ при изменении уровня сигнала на выходе 46 дБ.

 

 

Рисунок3.20 – Осциллограмма ручной регулировки усиления

 

Из осциллограммы выпишем уровни сигнала: на входе

U_вх=993,961∙10^-6В, на выходе U_вых=4,429∙10^-3В.

По ним рассчитаем глубину ручной регулировки усиления в децибелах:

 

 

Получивщиеся значение соответствует глубине РРУ по техническому заданию.

 

 

Блок АЦП

 

Усилитель второй промежуточной частоты, который подавляет частоты соседнего канала, а также последующие блоки приемника обработки сигнала построены на цифровых устройствах.

Достоинств такойкомбинированной обработки сигнала множество. К таким достоинствам относится селекция полезного сигнала. В виду того что соседний канал расположен очень близко к основному каналу, избирательность должна быть точной. При построении аналоговых радиоприемных устройств добиться необходимого результата крайне важно, а в некоторых случаях даже невозможно.

Применение цифровых устройств решает такую проблему с легкостью.

Преобразование непрерывного сигнала в цифровую форму, возможно только с использованием аналого- цифровой преобразователя (АЦП).

Требования к данным устройствам также велики как и к остальным устройствам. К разрядности АЦП тоже приводят огромное требование. Чем выше разрядность АЦП, тем выше качество приема, но для обработки сигнала необходим мощный процессор, что в свою очередь приводит к увеличению энергопотребления. Поэтому, для достижения нужного результата используют некий компромисс между разрядностью АЦП и процессором.

Но для функционирования АЦП необходимо определенное значение напряжения, которое является пороговым. Данное значение напряжения описывается требованием АЦП как младший значащий разряд (МЗР) (Least significant bit (LSB)) который у каждого АЦП свой.

Как правило в современных радиоприемных устройствах применяют 8-14(а то и больше) разрядные АЦП. При конструировании инфрадинного приемника с высоким классом точности с технологией программно-определяемого радиоприема, обычно применяют высокоразрядные АЦП. Одним из популярных аналого-цифровых преобразователей является AD9644 производителем которого является фирма «Analog Devices». Разрядность у данного АЦП равна 14, а значение МЗР 1,8 В.

Процесс преобразования сигнала осуществляется в два этапа. Первый этап – дискретизация по времени непрерывного сигнала u(t). В итоге получим последовательность импульсов- отсчетов, следующих с шагом Δt.

Второй – этап оцифровка каждого отсчета. Диапазон возможных значений напряжений (u_min, u_max)делится на M интервалов длиной

 

Δu=(u_max— u_min)/ M (2.24)

 

каждый. Величина Δu называется шагом квантования по уровню. Далее интервалы нумеруют M- ичными цифрами снизу вверх, начиная с цифры 0.

Определим частоту дискретизации по теореме Котельникова:

 

F_k= 2∙ F_в, (2.25)

 

F_k= 2∙17,725∙10⁶= 35,45∙10⁶ отсчетов/с.

 

Теперь найдем шаг квантования по уровню, используя значения U_max=4,249∙10^-3 В, U_min= -4,249∙10^-3 В.

 

u_max— u_min = (4,249∙10^-3 + 4,249∙10^-3 В)= 8,5∙10^-3 В,

 

Значение M выбираем равным 16384, так как 2¹⁴= 16384:

 

Δu=8,5∙10^-3 / 16384= 5,19∙10^-7.

По технической спецификации к данному аналого-цифровому преобразователю, определим значение младшего значащего разряда. МЗР для данного АЦП равен 1,8 В. То есть, для нормального функционирования как АЦП, так и всей системы в целом, необходимо усилить напряжение на входе антенны как минимум до уровня МЗР.

Бюджет усиления АЦП – минимальное разрешающее напряжение на входе АЦП, которое усилено в преселекторе и УПЧ. Значение напряжения на входе преселектора равно 1 мВ. Вычислим бюджет усиления АЦП:

 

K=1,8 /1∙10^-3=1330 раз=31,55 дБ.

Заключение

В данной работе был выполнен расчет, который позволил выбрать и обосновать спроектированную структурную схему радиоприемного устройства по исходным данным технического задания. Произведен расчет электрической принципиальной схемы УПЧ приемного устройства и самого приемника.

Данный супергетеродинное приемное устройство амплитудно-модулированных сигналов в результатах моделирования отвечает требованиям, заданных в техническом заданий курсового проекта.

Список литературы

 

1. Проектирование радиоприемных устройств. Под редакцией А. П. Сиверса. Учебное пособие для вузов. – М., Сов. Радио, 1976 – 488 с.

2. Бакеев Д.А., Дуров А.А., Ильюшко С.Г., Марков В.А., Парфёнкин А.И. Прием и обработка информации. Курсовое проектирование устройств приема и обработки информации: Учебное пособие. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. – 151 с.

3. Румянцев К.Е. Прием и обработка сигналов: Учеб.пособие для студ. высш. учеб.заведений/ — М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 528с.

4. Подлесный С. А. – электронное учебное пособие/ Устройства приема и обработки сигналов – Красноярск: ИПК СФУ, 2008

5. ГОСТ 5651-89 Аппаратура радиоприёмная бытовая

 

 

---

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Предельная чувствительность — приемник — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Предельная чувствительность — приемник

Cтраница 1

Предельная чувствительность приемника может быть охарактеризована пороговым потоком — мощностью излучения в ваттах, которая вызывает на выходе приемника сигнал, равный по величине эффективному значению шума; в настоящее время более употребительно понятие пороговая чувствительность.  [2]

Предельная чувствительность приемников в сантиметровом диапазоне составляет 10 — 12 — МО-13 вт, а в дециметровом — 10 — 13 — МО-14 вт.  [3]

Для определения предельной чувствительности приемника нужно измерить мощность сигнала на его входе, при которой мощность сигнала на выходе усилителя промежуточной частоты ( линейной части приемника) равна мощности шумов.  [4]

Определить величину предельной чувствительности приемника Рс Пр, если известно, что коэффициент шума N 13 дБ, полоса пропускания 2Д / 1 1 МГц и Т 300 К.  [5]

Полученные выражения (1.14) и (1.16) показывают, что наилучшую предельную чувствительность приемника ( численные значения Яс П ( и Uc, минимальные) можно обеспечить при минимальном коэффициенте шума и узкой полосе пропускания.  [6]

Мощность шумов будет равна мощности сигнала, величина которого определит предельную чувствительность приемника.  [7]

Из этого выражения следует, что снизить Т2, а следовательно, повысить предельную чувствительность приемника можно, как уменьшая шумовую температуру ТА, так и уменьшая шумовую температуру входного тракта приемника, которая в основном определяет Тпр. В свою очередь, уменьшение шумовой температуры входного тракта, куда входит МШУ, только тогда может способствовать заметному снижению шумовой температуры Т % всей системы, когда значения Г ] р ТА или они соизмеримы. Если же ТА Тцр, то влияние собственных шумов приемника на чувствительность незначительно и снижение Тар не дает ощутимого результата.  [8]

Помеха типа белого шума, возникающая от флуктуации в электронных лампах, очень распространена, в частности в аппаратуре связи, и ограничивает предельную чувствительность приемника.  [9]

Трудности усиления сверхвысоких частот приводят к тому, что обычно антенна связывается непосредственно со смесительным каскадом. Результирующая предельная чувствительность приемника в этом случае определяется в значительной степени первым каскадом у.  [11]

МШУ) СВЧ, таких как квантовых, параметрических и на туннельных диодах, представляется наиболее целесообразным. И действительно, с помощью МШУ удалось повысить предельную чувствительность приемников СВЧ на один — два порядка. Однако одностороннее снижение собственных шумов радиоприемника не является единственным способом повышения его чувствительности; по мере снижения шумов радиоприемника все в большей мере сказываются шумовые характеристики антенны, и они в конечном счете ограничивают дальнейшее повышение чувствительности. Шумовые свойства антенны, которые оцениваются шумовой температурой Тр.  [12]

Чувствительность радиоприемника — Студопедия

Чувствительность радиоприемника характеризует его способность принимать слабые сигналы на фоне шумов. Количественно она определяется как минимальный уровень принимаемого сигнала U_min, при котором обеспечивается удовлетворительное качество воспроизведения информации. В радиовещании критерием качества служит величина отношения сигнал/шум (по мощности или по напряжению) на выходе приемника. Оно должно быть не менее 20 дБ при приеме сигналов в диапазонах ДВ, СВ и KB и не менее 26 дБ при приеме сигналов УКВ диапазона в стереорежиме. Считается, что чувствительность тем выше, чем меньше величина U_min.

Чувствительность приемника может ограничиваться не только малым отношением сигнал/шум на его выходе, но и недостаточным усилением всего приемного тракта. Поэтому различают реальную и максимальную чувствительность. Реальная чувствительность определяется как минимальный уровень входного сигнала, при котором обеспечивается стандартная (испытательная) выходная мощность Р_ст при заданном отношении сигнал/шум на выходе. Максимальная чувствительность определяется без учета отношения сигнал/шум на выходе; она равна минимальному уровню входного сигнала при стандартной выходной мощности при установке всех органов регулировки усиления радиоприемника в максимальное положение. Для отечественных моделей величина Р_ст принята равной 5 мВт (для приемников с номинальной выходной мощностью менее 150 мВт) или 50 мВт (для приемников с номинальной выходной мощностью более 150 мВт). В технической документации моделей зарубежного производства с выходной мощностью более 10 Вт часто рекомендуется использовать величину Р_ст = 0,5 Вт.

Чувствительность приемника по напряжению при использовании наружных антенн выражается в микровольтах (мкВ) или милливольтах (мВ). При работе с внутренней (встроенной) антенной под чувствительностью понимают не напряжение на выходе приемной антенны, а напряженность электрического поля в точке приема, которая измеряется в микровольтах на метр (мкВ/м) или милливольтах на метр (мВ/м).

Иногда значение чувствительности указывается в относительных единицах дБ/мкВ (дБ/мВ). Для пересчета такой величины в микровольты можно использовать простую формулу:

.

Это означает, что величину 1 мкВ (1мВ) нужно увеличить в число раз, соответствующее значению, указанному в децибелах, например, чувствительность 6 дБ/мкВ эквивалентна 2 мкВ.

Современные бытовые радиоприемники обладают весьма высокой чувствительностью. Так, например, в УКВ и FM диапазонах ее величина может быть меньше 1 мкВ. В диапазонах ДВ, СВ и KB чувствительность обычно хуже. Это обусловлено тем, что здесь значительно более высокий уровень внешних помех, поэтому нет смысла развивать повышать усиление радиоприемного тракта.

Чувствительность приемника — Мегаобучалка

Чувствительность приемника характеризует его способность принимать слабые сигналы. Количественно чувствительность оце­нивают минимальной ЭДС модулированного сигнала в экви­валенте приемной антенны или минимальной напряженностью по­ля; минимальной мощностью сигнала на входе приемни­ка. Первый случай характерен для приемников НЧ—ОВЧ, работа­ющих с открытой антенной: минимальная напряженность поля используется для оценки чувстви­тельности при применении магнитных и штыревых антенн; второй случай характерен преимущественно для приемников УВЧ и СВЧ.

Различают:

1) Чувствительность, ограниченное усилением.

Характерна для приемников, принимающих достаточно сильные сигналы, когда помехи слабо влияют на прием. Она определяется при заданной выходной мощности. Для приемников аналоговых сигналов различают номинальную и нормальную выходные мощности.

Номинальная мощность — максимальная выходная мощность, соответствующая 100 процентной глубине модуляции входного сигнала при коэффициенте нелинейных искажений меньше заданной нормы.

Нормальная мощность соответствует 30 процентной глубине модуляции и составляет 10 процентов от номинальной. В этом заключается проблема АМ видов модуляции.

 

2) Реальная чувствительность.

Учитывает влияние собственных его шумов и определяется минимальным уровнем сигнала на входе приемника при заданном превышении его над шумами на выходе приемника.

h-отношение сигнал/шум в выходном сигнале.

Чувствительность приемника зависит от его коэффициента усиления К, уровня собственных шумов , приведенных ко входу антенны, и требуемого превышения h²_Bых­. Рассмотрим влияние этих факторов на чувствительность прием­ника AM сигналов, подключенного к эквиваленту открытой ан­тенны. Коэффициент усиления приемника:

K=U_свых/mU_АC,

где m — коэффициент модуляции сигнала; U_АC— эффективное напряжение несущей частоты сигнала в эквиваленте антенны. Чувствительность, ограниченная усилением, с ростом К повышается.

Для определения реальной чувствительности необхо­димо определить, как влияет К на уровень шумов на выходе. Реальный шумящий приемник заменим нешумящим прием­ником с генератором собственных шумов U_ш.пр, приведенных к его входу, который вместе с генератором шумов эквивалента антен­ны U_{ш э.А} образует генератор суммарного шумового напряжения U_ш.А.∑ ,приведенного к эквиваленту антенны с эффективным напряжением в полосе пропускания приемника.

U_ш.э.А =

Если U_ш.вых=К U_ш.А.∑, то U_А0/ U_ш.А.∑ = U_{С вых/}m U_ш.вых. При заданном h_вых=(U_с/U_ш)_вых в эквиваленте антенны необходимо обеспечить превышение сигнала h_A=U_A0/ U_ш.А.∑ . Отсюда реальная чувствительность U_A0P≥h_A U_ш.А.∑ .

Реальная чувствительность не зависит от K и определяется собственными шумами приёмника.

 

3) Пороговая чувствительность. Определяется уровнем входного сигнала при n²=1

Факторы, влияющие на чувствительность:

1) Коэффициент усиления аналоговой части К_ус

2) Суммарное напряжение шума антенны U_m A_∑

3) h²_вых допустимое соотношение сигнал/шум.

Рассмотрим их влияние на чувствительность АМ приемника:

U_вых= К_ус*m*U_∆c

U_{∆c =}

 

Рассмотрим модель приемника с шумами:

Нешумящий приёмник

 

 

 

 

U_ША∑=

U_Швых= К_ус* U_ША∑ следовательно:

U_{реальной чувствительности}=h_A* U_ША∑

h_A=

 

Лекция 6.

Тепловые шумы

Любая цепь, имеющая омическое сопротивление является источником теплового шума. Это обусловлено увеличением количества носителей зарядов (электронов).

–шумовой поток

-сопротивление,

B-постоянная Больцмана,

T-температура в Кельвинах,

П-полоса в Гц

Шумы связаны только с активным сопротивлением, так как связаны с тепловыми флуктуациями электронов.

Единица измерения мощности в радиотехнических системах:

dBm-1 дб/1 мВт на нагрузке R=50 Ом

абсолютный уровень шума в 50 Омных системах равен -174 dBm/Гц.

Рассмотрим резонансный контур:

=Q =

При комнатной температуре напряжение можно посчитать с помощью эмпирической формулы:

в этой формуле :

U-в мкВ

R-в кОм

П-в Гц

Шумовая температура.

Роль тепловых шумов в антенне не значительна. В основном источником шума в ней являются внешние источники ЭМ излучений. Вклад внешних источников шума в антенну оценивается как :

П-полоса

_A-шумовая температура антенны — это температура, до которой нужно нагреть эквивалент антенны с сопротивлением R_A чтобы его уровень тепловых шумов равнялся уровню шумов, измеренных со входа антенны. Т_А позволяет сравнивать антенны. Источником шума в приемнике помимо активных сопротивлений являются транзисторы. Они характеризуются шумовым сопротивлением:

Для полевых транзисторов составляет десятки Ом.

Т_ш=(Ш-1)Т,

Шумовая температура характеризует собственные шумы четырехполюсника, пересчитанные ко входу. Эта величина является тепловым эквивалентом собственных шумов четырехполюсника и показывает, на сколько градусов должен быть нагрет эквивалент антенны, чтобы вызванные им шумы на выходе равнялись собственным шумам. Понятие шумовой температуры удобно применять к малошумящим усилителям, коэффициент шума которых близок к 1. Например, при Ш=1.1 имеем Т_э 30К. Шумовая температура многокаскадного устройства:

Коэффициент шума и шумовая температура устройства определяются свойствами главным образом первых четырехполюсников. Влияние последующих каскадов тем меньше, чем больше усиление по мощности предшествующих. Чтобы коэффициент шума был мал, необходимо первые каскады выполнять малошумящими и с большими коэффициентами передачи по мощности.

Полевой транзистор.

=(0.6…0.75)/s

S — крутизна управляемой характеристики.

 

Любой источник сигнала является источником шума. Мощность сигнала, который отдает источник в согласованную нагрузку называют номинальной(макс).

 

Номинальная мощность шумов источника не зависит от сопротивления источника. Для оценки шумовых свойств источника используют отношение средней мощности сигнала к средней мощности шумов. При прохождении сигнала через четырехполюсник отношение сигнал/шум изменяется (уменьшается) в следствие добавления к шумам источника сигнала собственных шумов четырехполюсника.

Шумовые свойства в четырехполюснике описывает коэффициент шума, который показывает во сколько раз уменьшается отношение сигнал/шум на выходе по сравнению с отношением сигнал/шум на входе.

 

Ш-коэффициент шума. Является отношением

 

К_р-коэффициент передачи

 

 

 

1) для идеального нешумящего четырехполюсника Ш=1.Для шумящего Ш>1.

2) Характеристику коэффициента шума можно использовать только для нелинейных устройств.

3) Для пассивных четырехполюсников, при согласовании их с источником сигнала коэффициент шума Ш=1/К_р.

Пример:

 

 

Найти спектральную плотность мощности на выходе четырехполюсника.

Для удобства оценки вклада шума каждого каскада приёмника в уровень шума на входе, все шумы относят ко входу приёмника, считая, что сам приёмник не шумит, а лишь усиливает шумы.

 

Лекция 7.

Шумовая чувствительность радиоприемного устройства (чувствительность, ограниченная внутренними шумами) – величина, характеризующаяся минимальной необходимой мощностью сигнала в антенне, при которой на выходе линейного тракта обеспечивается заданное отношение сигнал/шум. Линейный тракт ПРМ заканчивается перед демодулятором.

Понятием коэффициент шума можно пользоваться лишь для линейного устройства; в приемнике- это тракт до детектора. Коэффициент шума пассивного четырехполюсника (например антенного фидера) при согласовании его с источником сигнала и нагрузкой определяется коэффициентом передачи по мощности

Ш=1/К_р — коэффициент шума

При потерях в пассивной цепи К_р <1, Ш>1

Для сравнения шумов с сигналом на выходе удобно относить все шумы ко входу, полагая, что сам приемник не шумит, а лишь усиливает входные шумы.

Найдем коэффициент шума линейного тракта из последовательно соединенных четырехполюсников, каждый из которых характеризуется коэффициентом передачи по мощности К_рi и коэффициентом шума Ш_i. Предположим, что коэффициент рассогласования η₁, η_2, … η_n на стыках четырехполюсников известны

Мощность шумов первого четырехполюсника на выходе:

 

Шумы каждого последовательного четырехполюсника усиливаются всеми каскадами, кроме предыдущих. В конечном итоге получим:

 

Рассмотрим приемное устройство, как последовательно соединенные антенна (Z_A,E_A), АФУ.

 

 

t_А — относительная шумовая температура




.

— выражение для расчета чувствительности приемника по известному коэффициенту шума ПРМ, полосе приема, П, волновому сопротивлению антенного входа r_a, относительной шумовой температура антенны t_A.

Задача: найти чувствительность 50 Омного приемника с полосой пропускания 20 кГц, отношение сигнал/шум на выходе — 4 раза(по напряжению), коэффициент шума равен 4, T=300K, 4kT=1.6*10^20.

Ответ: e=0.5 мкВ

0 dBm -225 мВ

-113 dBm-0.5 мкВ àх=20lg =-113 dBm

 

Лекция 8

Расчет чувствительности приемного устройства. — Мегаобучалка

 

Чувствительность приемника определяется минимально необходимой мощностью сигнала на входе приемника, при которой обеспечивается необходимое соотношение сигнал/шум на выходе приемника. В данном случае тангенциальная чувствительность Рс/Рш=1. Чувствительность приемника определяется по формуле:

 

(1.4.1)

 

где — чувствительность приемника,

— постоянная Больцмана,

 — стандартная температура приемника,

Δf – полоса пропускания приемника,

N – коэффициент шума приемника,

D=1 – постоянный коэффициент различимости.

Преобразуем формулу 1.4.1 в случае определения чувствительности в децибелах относительно ватта, получим:

 

(1.4.2)

 

где N – коэффициент шума приемника, выраженный в децибелах,

Δf – полоса пропускания приемника, выраженная в децибелах относительно одного герца,

-203,8 – постоянное слагаемое.

Из формулы 1.4.2 видно, что чувствительность зависит от полосы пропускания приемника и коэффициента шума. Полоса пропускания Δf задается в техническом задание, значит разработчик может обеспечить заданную чувствительность применяя МШУ с достаточно низким коэффициентом шума. Тогда коэффициент шума определяется:

 

(1.4.3)

N=203,8+(-150)-47,8=6 дБ

 

где -требуемая чувствительность приемника,

Δf=47,8дБ/Гц — полоса пропускания приемника, выраженная в децибелах относительно одного герца.

Следовательно коэффициент шума приемника не должен превышать 6 дБ.

Для типичного супергетеродинного приемника, приемный тракт которого включает усилитель радиочастоты (УРЧ), преобразователь частоты (ПЧ) и усилитель промежуточной частоты (УРЧ) коэффициент шума приемника определяется по следующей формуле [6]:

 

(1.4.4)

 

где  — коэффициенты шума УРЧ, ПЧ и УПЧ,

 — коэффициенты усиления по мощности УРЧ и ПЧ,

— суммарные потери пассивных элементов, стоящих перед УРЧ.

Анализируя формулу 1.4.4 можно сделать вывод, что для получения минимального возможного коэффициента шума приемника необходимо применить малошумящий усилитель (МШУ) в качестве УРЧ, причем усиление МШУ должно быть достаточно большим, около 20 дБ. В этом случае в формуле следующие слагаемые будут малыми, следовательно ПЧ и УПЧ будут мало влиять на коэффициент шума приемника. Т.е. коэффициент шума приемника будет определяться коэффициентом шума МШУ. Причем коэффициент шума МШУ не должен превышать 3 дБ, так как половина коэффициента шума приемника в первом приближении отводиться на МШУ, вторая половина отводиться на потери в пассивных элементах, стоящих перед МШУ.

 

ЧТО ТАКОЕ РЕАЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ? | Техника и Программы

Чувствительность усилителя зависит от коэффициента усиления: она теп выше, чем коэффициент больше. Однако чувствительность радиоприемного устройства определяется не только его способностью усиливать принимаемые сигналы. Если бы такое устройство было абсолютно бесшумным, тогда действи­тельно его чувствительность определялась только способностью усиливать при­нятые радиосигналы. Отсоедините антенну от радиоприемника и установите ре­гулятор громкости на максимум: в динамической головке громкоговорителя по­явится звук, напоминающий звук сыплющегося песка или мелкой крупы. Это собственный шум радиоприемника. Он-то и ставит предел реальной чувстви­тельности радиоприемника. Ведь можно услышать только тот принятый сигнал,, громкость которого будет не меньше громкости шума. В радиовещании приня­то, что уровень громкости радиопередачи должен превышать уровень шумов-на выходе радиоприемника на 20 дБ (в 10 раз), а в диапазоне УКВ на 26 дБ (в 20 раз).

Основная причина шумов радиоприемного устройства — тепловое хаотич­ное движение электрически заряженных частиц. Резисторы, транзисторы, элек­тронные лампы, колебательные контуры, даже провода, короче говоря, весь ра­диоприемник от антенны до головки громкоговорителя создает шумы. Особен­но опасен шум антенны, входного устройства и первого усилительного каска­да, потому что он усиливается всеми остальными каскадами приемника. Созда­ют шум и индустриальные помехи, имеющие широкий диапазон частот, а по­тому попадающие в полосу пропускания приемника, сигналы мощных радио­станций, а также радиоизлучение солнца и даже Галактики. Все шумы накла­дываются на принимаемый сигнал и снижают реальную чувствительность при­емника. Поэтому чувствительность принято характеризовать наименьшим уров­нем входного сигнала, обеспечивающим на выходе УПЧ заданное соотношение­сигнал-шум. Однако в радиолюбительской практике, а также при измерений параметров радиовещательных приемников чувствительность часто характери­зуют таким наименьшим уровнем сигнала на входе приемника, при котором обеспечивается стандартная выходная мощность приемника 50 мВт при задан­ном соотношении сигнал-шум и максимальном усилении УЗЧ, т. е. учитывает­ся и шум УЗЧ.

В качестве стандартной мощности приняты 50 или 5 мВт — для приемни­ка с максимальной выходной мощностью до 150 мВт. Однако измерять непо­средственно мощность неудобно, поэтому измеряют выходное напряжение. Зная номинальное сопротивление Яном звуковой катушки громкоговорителя (оно ука­зано в технической документации на громкоговоритель), по формуле Uвых = ~~v PRkom или по графику на рис. 61 можно определить выходное напряже­ние, соответствующее мощности 50 мВт.

Рис. 61. Зависимость выходно­го напряжения от полного соп­ротивления звуковой катушки

Измеряют реальную чувствительность в экранированной камере, исключа­ющей наведение посторонних сигналов на антенный вход приемника. В люби­тельских условиях роль такой камеры в какой-то степени может играть ком­ната в современном панельном доме, стены которого пронизаны металлической арматурой. На вход радиоприемника от ГСС через согласующее устройство по­дают высокочастотный сигнал. При этом качество согласования выхода гене­ратора со входом приемника играет решающую роль. (Схемы эквивалентов ан­тенны показаны на рис. 57.) Выходное сопротивление генератора ГСС-6 (Г4-1) при использовании внешнего делителя равно внутреннему сопротивлению это­го делителя: на зажиме «10» — 80 Ом, на зажиме «1» — 8Ом, на зажиме «0,1» — 0,8 Ом. При соединении эквивалента антенны с зажимом «10» внешнего дели­теля резистор R₃ может отсутствовать; то же будет и при присоединении эквивалента антенны непосредственно к выходному гнезду генератора ГСС-6 (без­выносного делителя). При подключении эквивалента к зажиму «1» внешнего делителя сопротивление резистора R₃ должно составлять 80 — 8=72 Ом, при подключении к зажиму «0,1» 80 — 0,8 = 79,2 Ом. При измерении чувствитель­ности в УКВ диапазоне выходное сопротивление ГСС обычно равно 75 Ом, поэтому надо пользоваться эквивалентом антенны, схема которого показана на рис. 57,г (без дополнительных сопротивлений). При использовании генератора поля (см. рис. 58) рамку надо присоединять к вы­ходному гнезду генератора, а не к вынос­ному делителю. Эквивалент антенны дол­жен быть тщательно экранирован, нахо­диться непосредственно у антенного ввода радиоприемника и подключаться к нему стандартным разъемом. Экран эквивалента соединяют с зажимом «Земля» приемника проводником длиной 10 — 20 мм, а выносной делитель генератора подключают к экви­валенту короткими проводниками. Только при соблюдении таких условий можно из­мерить чувствительность приемника с до­статочной точностью.

К звуковой катушке головки громкоговорителя или ее эквиваленту под­ключают индикатор выхода, а лучше — электронный вольтметр, реагирующий на среднеквадратичное значение переменного напряжения. При измерении на­пряжения шумов, форма сигнала которых хаотична, градуировка вольтметра, реагирующего на амплитудное или средневыпрямленное напряжение, будет не­верна. Но можно обойтись и обычным вольтметром, так как погрешность из­мерения чувствительности зависит главным образом от точности определения выходного напряжения ГСС, которая редко бывает лучше 10%.

Измерения производят в трех точках диапазона: на краях и в середине. Приемник настраивают на нужную частоту, а регулятор громкости — на мак­симум (регулятор полосы пропускания УПЧ устанавливают в положение на­иболее широкой полосы; это же относится и к регуляторам тембра). В ГСС включают AM частотой 1000 Гц и глубиной 30%. Настраивают ГСС на часто­ту радиоприемника по максимальному отклонению стрелки индикатора выхода. Затем регулируют уровень выходного напряжения ГСС таким образом, чтобы индикатор выхода зафиксировал напряжение, соответствующее стандартной вы­ходной мощности. Чувствительность приемника будет равна выходному напря­жению ГСС ( в микровольтах), снятому по шкале аттенюатора.

Далее выясняют, реальная ли это чувствительность, т. е. соответствует ли она заданному соотношению сигнал-шум. Ведь индикатор выхода измеряет ре­зультирующее напряжение, складывающееся из напряжений сигнала U_e, шумов U_m и внешних помех U_п. Чтобы измерить эти составляющие, модуляцию ГСС выключают. Показания индикатора выхода при этом заметно уменьшатся и будут соответствовать значению (U²_m+U²_n)^-2, так как в это время напряжение звуковой частоты на нагрузке детектора приемника от сигнала ГСС отсутствует. Затем измеряют напряжение собственных шумов приемника, для чего за­мыкают накоротко антенный вход приемника. Теперь внешние помехи уже не попадают в приемник, и показания индикатора выхода определяются только внутренними шумами. Вычисляют отношение (U²_m+U²_u/U_m)^-2. Если оно хотя бы в 4 раза меньше требуемого отношения сигнал-шум, то действием внешней помехи U_n пренебрегают и полученное ранее значение чувствительности явля­ется реальной чувствительностью приемника. Если же это отношение более задан­ного, то это означает, что шумы приемника надо уменьшить. Для этого умень­шают усиление приемника, например, регулятором УЗЧ, замыкают антенный вход приемника и измеряют напряжение U_m внутренних шумов. Затем не из­меняя положения регулятора громкости приемника, размыкают антенный вход, включают в ГСС модуляцию и регулируют его выходное напряжение до тех пор, пока индикатор выхода приемника отметит напряжение, соответствующее стан­дартной выходной мощности 50 мВт. Определяют новое отношение U_e!U_mили выражение с учетом напряжения помех U_n– Если оно соответствует задан­ному значению, то получается значение реальной чувствительности приемника. Если оно опять хуже заданного, то снова уменьшают усиление приемника и т. д.

При измерении чувствительности УКВ радиовещательных приемников с ЧМ ТСС должен обеспечивать следующие параметры ЧМ: частота модуляции 1000 Гц, девиация частоты (полоса качания) 15 кГц.

Какой же чувствительностью должен обладать радиоприемник? Это зависит -от его назначения и класса. Приемники, предназначенные для любительской KB радиосвязи, имеют очень высокую чувствительность (около 1 — 3 мкВ). Это предельная чувствительность приемника, работающего с обычной антенной, так как слишком велики воспринимаемые ею внешние помехи. Чувствительность радиовещательных приемников высшего класса в диапазонах ДВ, СВ и KB 50 мкВ, а для более низких классов 200 — 300 мкВ. Если прием ведется на внутреннюю магнитную антенну, то чувствительность приемника должна на­ходиться в пределах 1 — 3 мВ/м. Чувствительность радиовещательных прием­ников в УКВ диапазоне составляет 10 — 30 мкВ, а у радиовещательных при­емников высшего класса даже 5 мкВ.

Отметим, что чаще всего измерения дают завышенный результат, т. е. действительная чувствительность приемника хуже, чем показывают приборы. Ос­новной источник погрешности измерений, особенно у чувствительных приемни­ков, проникновение сигнала на вход приемника помимо эквивалента антен­ны. И еще одно замечание: если измерение чувствительности дает весьма низ­кий результат, к тому же обнаружена большая неравномерность чувствитель­ности по диапазону, а предварительные измерения коэффициентов усиления от­дельных блоков приемника показали нормальную работу, то причиной низкой чувствительности супергетеродинного приемника будет скорее всего плохое со­пряжение настроек входных и гетеродинных контуров.

Основные параметры передатчиков и приемников

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Жучки, передатчики и приемники: что о них надо знать >

Основные параметры передатчиков и приемников

Основные параметры передатчиков	Основные параметры приемников
Рабочая частота (частотный диапазон), МГц или кГц
Тип модуляции: амплитудная (АМ) / частотная (ЧМ)
Мощность выходного сигнала, Вт	Чувствительность по входу, мкВ
Выходное сопротивление, Ом	Входное сопротивление, Ом
Коэффициент гармоник	Избирательность, дБ
Чувствительность по входу, мВ	Мощность выходного сигнала, Вт
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) НЧ тракта (включая модулятор)	КНИ НЧ тракта, включая демодулятор

Теперь все по порядку.

Рабочая частота (частотный диапазон)

Если передатчик или приемник жестко настроены на определенную частоту – то можно говорить об одной рабочей частоте. Если в процессе работы возможно перестраивать рабочую частоту, то надо назвать диапазон рабочих частот, в пределах которого может осуществляться регулировка.

Измеряется в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц).

Раньше для определения частотного диапазона чаще использовали не частоту, а длину волны. Отсюда пошли названия диапазонов ДВ (длинные волны), СВ, (средние волны) КВ (короткие волны), УКВ (ультракороткие волны).

Чтобы пересчитать длину волны в частоту, нужно поделить на нее скорость света (300 000 000 м/с). То есть,

где:
— длина волны (м)

c – скорость света (м/с)

F – частота (Гц)

Теперь вам нетрудно посчитать, что наши деды называли «ультракороткими волнами». Да да, не удивляйтесь, диапазон 65…75 МГц – это уже не просто «короткие» а «ультракороткие». А ведь их длина целых 4 метра! Для сравнения, длина волны мобильника стандарта GSM – 15…30 см (в зависимости от диапазона).

С развитием техники и освоением новых частотных диапазонов, им начали давать невообразимые названия вроде «сверхкороткие», «гиперкороткие» и т.п. Сейчас для обозначения диапазона чаще используют частоту. Это удобнее хотя бы даже тем, что не нужно ничего пересчитывать и помнить скорость света. Хотя, скорость света все равно помнить не помешает 🙂

Мы будем, в основном, работать с вещательными диапазонами УКВ. Их два: УКВ-1 — то что в народе так и называют «УКВ», и УКВ-2 — то, что принято называть «FM». Название FM происходит от английского Frequency Modulation — Частотная Модуляция (о модуляции читаем ниже). Вообще-то, если серьезно, то называть частотный диапазон по виду модуляции — технически безграмотно. Однако, в народе это название прочно укоренилось и стало нарицательным. С этим уже ничего не поделаешь.

Тип модуляции

Широко используется два типа модуляции: амплитудная (АМ) и частотная (ЧМ). По-буржуйски это звучит как AM и FM . Собственно, всеми любимый диапазон “ FM ” получил название именно благодаря частотной модуляции, с которой работают все радиостанции данного диапазона. Есть еще фазовая модуляция, сокращенно – ФМ, но уже, нашенскими буквами. Попрошу не путаться с буржуйским FM !

ЧМ, в отличие от АМ, более защищена от импульсных помех. Вообще говоря, на частотах, на которых расположены радиостанции УКВ-диапазона, применение ЧМ более удобно, чем АМ, поэтому она там и применяется. Хотя, телевизионный сигнал все равно передается с амплитудной модуляцией, независимо от частоты. Но это уже совсем другая история.

Частотная модуляция бывает узкополосная и широкополосная. В вещательных радиостанциях используется широкополосная ЧМ – ее девиация составляет 75 кГц.

В связных радиостанциях и прочей не вещательной радиотехнике чаще применяют узкополосную ЧМ, с девиацией порядка 3 кГц. Она более защищена от помех, поскольку допускает более острую настройку приемника на несущую.

Итак, наши диапазоны:
УКВ-1 — 65,0…74,0 МГц, модуляция — частотная
УКВ-2 («FM») — 88,0…108,0 МГц, модуляция — частотная

Мощность выходного сигнала

Чем мощнее передатчик – тем дальше он может передать сигнал, тем легче этот сигнал будет принять.

Почти в каждом описании жучка пишется его дальность действия. Обычно – начиная от 50 м и заканчивая тремя километрами… Серьезно воспринимать эту информацию нельзя. Ни за что не польщайтесь дальностью в 1 км в условиях города, или не расстраивайтесь сильно пятидесятью метрами на открытой местности – ведь авторы никогда не дают параметры приемника, с которым тестировался данный жучок. А именно – они не называют чувствительность этого приемника. А ведь от нее многое зависит. Можно тестировать мощный передатчик при помощи приемника с паршивой чувствительностью – и получить в результате маленький радиус действия. Или наоборот, слушать маломощный передатчик через чувствительный приемник – и получить большую дальность. Поэтому, рассматривая схему жучка, в первую очередь обращайте внимание не на громкие слова, а на голые факты. А именно – попытайтесь прикинуть мощность передатчика. Обычно мощность в описании жучка не указывается (авторы ее просто не меряют, считая достаточным померить «дальность»). Поэтому нам остается только «на глаз» определить, на что способен жук.

Для этого нужно смотреть на:

— Напряжение питания. Чем больше – тем больше мощность (при прочих равных условиях)

— Номинал транзистора, стоящего в оконечном каскаде (или генераторе, если антенна подключена прямо к нему). Если стоит какой-нибудь паршивый КТ315 – большой мощности от схемы можно не ждать, не дождетесь. А если попробуете поднять – транзюк, ничего не говоря, просто предательски взорвется… Лучше, если стоит транзистор КТ6хх или КТ9хх, например, КТ608, КТ645, КТ904, КТ920 и т.д.

— Сопротивления транзисторов в коллекторной и эмиттерной цепях оконечного каскада. Чем они меньше – тем больше мощность (ппру).

Для сравнения скажу так: мощности в 1 Вт хватает в городских условиях где-то на километр при условии, что чувствительность приемника – порядка 1мкВ.

Чувствительность приемника

Ну мы уже начали говорить о чувствительности.

Чувствительность зависит процентов на 90 от «шумности» входного каскада приемника. Поэтому, для достижения хороших результатов, необходимо использовать малошумящие транзисторы. Часто используют полевики – они поменьше шумят.

У приемников диапазона УКВ, чувствительность обычно находится в пределах 0,1…10мкВ. Приведенные значения – крайности. Чтоб получить чувствительность 0,1 – надо изрядно попотеть. Так же, как и надо очень сильно не уважать себя, чтоб сделать приемник с чувствительностью 10мкВ. Истина где-то посередине. Порядка 1…3 мкВ – оптимальное значение чувствительности.

Выходное сопротивление передатчика

Это очень важно знать, потому что можно сделать очень прекрасный мощный передатчик и не получить от него и десятой доли номинальной мощности благодаря неправильному согласованию с антенной.

Итак, антенна обладает сопротивлением R , скажем 100 Ом. Чтоб излучить при помощи этой антенны мощность P , допустим – 4 Ватта, нужно приложить к ней напряжение U , которое рассчитывается по закону Ома:

U2 = PR
U2 = 100*4 = 400 U = 20 В

Получили 20 Вольт.
При напряжении 20 Вольт выходной каскад передатчика должен держать мощность 4 Вт, при этом через него будет протекать ток

I = P/U = 0,2А = 200мА

Таким образом, данный передатчик на сопротивлении 100 Ом развивает мощность 4 Вт.
А если вместо антенны на 100 Ом подключить антенну на 200 Ом? (А напряжение то же – 20 В)

Считаем:
P = UI = U(U/R) = 20(20/200) = 2 Вт

В два раза меньше! То есть, физически, выходной каскад готов прокачать 4 Ватта, но не может, так как ограничен напряжением в 20 Вольт.

Другая ситуация: сопротивление антенны – 50 Ом, то есть – в 2 раза меньше. Что получается? На нее пойдет двойная мощность, через оконечный каскад потечет двойной ток – и транзистор в конечном каскаде многозначительно накроется медным тазом…

Короче говоря, к чему я это все? А к тому, что необходимо знать, какую нагрузку мы вправе подключить к выходу передатчика, а какую – не в праве. То есть, необходимо знать выходное сопротивление передатчика.

Но нам надо знать и сопротивление антенны. А вот тут-то сложнее: его очень сложно измерить. Можно, конечно, рассчитать, но расчет не даст точного значения. Теория всегда немного расходится с практикой. Как же быть?

Очень просто. Существуют специальные схемы, которые позволяют изменять выходное сопротивление. Они называются «схемы согласования». Наиболее распространены два вида: на основе трансформатора и на основе П-фильтра. Схемы согласования обычно ставятся на выходной каскад усилителя, и выглядят примерно так (слева – трансформаторная, справа – на основе П-фильтра):

Для настройки выходного сопротивления трансформаторной схемы, необходимо изменять количество витков II обмотки.

Для настройки схемы с П-фильтром, нужно регулировать индуктивность L 1 и емкость C 3.

Настройка производится при включенном передатчике и подключенной штатной антенне. При этом, мощность излученного антенной сигнала измеряется при помощи специального прибора – волномера (это такой приемничек с милливольтметром). В процессе настройки, добиваются максимального значения излучаемой мощности. Крайне не рекомендуется производить настройку мощных передатчиков, находясь в непосредственной близости от антенны. Если, конечно, ваша мама хочет иметь внуков… 🙂

Входное сопротивление приемника

Почти то же самое. Кроме внуков. Принимаемый сигнал слишком слаб, чтобы сколь-нибудь навредить отечественному генофонду.

Согласование сопротивлений производится при помощи входного колебательного контура. Антенна подключается либо к части витков контура, либо через катушку связи, либо через конденсатор. Схемы вот:

Сигнал с контура также может сниматься или напрямую, как показано на схемах, или через катушку связи, или с части витков. Во-общем, зависит от воли конструктора и конкретных условий.

Коэффициент гармоник

Говорит нам о том, насколько излучаемый передатчиком сигнал «синусоидален». Чем меньше к.г. – тем больше сигнал похож на синус. Хотя, бывает и так, что визуально – вроде бы синус, а гармоник – тьма. Значит, все-таки – не синус. Человеку свойственно ошибаться. Техника более объективна в своей оценке.

Вот так выглядит «чистый» синус (синусоида сгенерирована звуковым генератором программы WaveLab ):

Гармоники возникают, как мы знаем, из-за нелинейных искажений сигнала. Искажения могут возникать по различным причинам. Например, если усилительный транзистор работает на нелинейном участке передаточной характеристики. Иначе говоря, если при равных изменениях тока базы, изменения тока коллектора не равны. Это может быть в двух случаях:

1. На транзистор подан недостаточный ток смещения. То есть, при отсутствии сигнала он полностью закрыт, а открываться начинает лишь с возрастанием уровня сигнала. При этом, у выходной синусоиды получаются «спиленными» низы: Кстати, выходные каскады большинства передатчиков работают в режиме С. Этот режим не подразумевает наличия смещения базы. То есть, на выходах таких каскадов всегда будет сигнал с отрезанными низами. Но с этим мирятся ввиду высокого КПД подобных каскадов. Гармоники вырезаются фильтрами, стоящими после каскада. Кстати, каскады, изображенные на схемах согласования, работают как раз в режиме C.


2. Амплитуда входного сигнала слишком велика, и необходимый коллекторный ток не может быть обеспечен.
   Например:
   В коллекторной цепи транзистора стоит резистор на 100 Ом,
   напряжение питания – 25 В.
   Соответственно, при полностью открытом транзисторе, коллекторный ток будет равен 25/100 = 0,25 А = 250 мА.
   Коэффициент усиления транзистора– 50, то есть, коллекторный ток в 50 раз больше тока базы.
   Теперь такая ситуация: на базу подали ток 10 мА. Каков будет ток коллектора?

   Что? 500 мА? Ни фига подобного! Мы же только что говорили, что при ПОЛНОСТЬЮ открытом транзисторе, коллекторный ток составляет 250 мА. Значит, больше этого значения, он не сможет быть ни под каким соусом. Если мы будем увеличивать ток базы от нуля до 10 мА, то коллекторный ток будет возрастать только до тех пор, пока не станет равным 250 мА. После этого, он не увеличится, сколько бы мы не увеличивали ток базы. Такой режим транзистора называется « режим насыщения ». В момент достижения коллекторным током отметки 250 мА, базовый ток равен 250/50 – 5 мА. То есть, для корректной работы данного каскада, на его вход нельзя подавать ток больше 5 мА. То же самое происхедит и с сигналом. Если ток сигнала «зашкаливает» за определенное значение, то транзистор уходит в насыщение. На осциллограмме это проявляется в виде «спиленных» верхушек синусоиды:

Кроме таких характерных искажений, возникают и другие всевозможные нелинейные искажения сигнала. Со всеми этими искажениями призваны бороться частотные фильтры. Обычно, используются фильтры нижних частот (ФНЧ), поскольку, как говорилось ранее, частоты гармоник обычно выше частоты полезного сигнала. ФНЧ пропускает основную частоту и «вырезает» все частоты, которые выше основной. При этом, сигнал, как по волшебству, превращается в синус чистой красоты.

Избирательность приемника.

Этот параметр показывает, насколько хорошо приемник может отделить сигнал требуемой частоты от сигналов других частот. Измеряется в децибелах (дБ) относительно соседнего частотного канала либо зеркального канала (в гетеродинных приемниках).

Дело в том, что в эфире постоянно летят тысячи всевозможных электромагнитных колебаний: от радиостанций, телевизионных передатчиков, наших любимых «мобильных друзей», и т.д. и т.п. Различаются они лишь по мощности да по частоте. Правда, по мощности им отличаться не обязательно – это не есть критерий выбора. Настройка на любую радиостанцию, будь то телеканал « MTV » или база вашего домашнего радиотелефона, происходит именно по частоте. При этом, на приемнике лежит ответственность: выбрать из тысяч частот – ту одну, единственную и неповторимую, которую мы хотим принять. Если на близких частотах нет никаких признаков разумной жизни – хорошо. А если где-нибудь через пол-мегагерца от нашей радиостанции, находится сигнал другой радиостанции? Это есть не очень хорошо. Вот тут то и понадобится хорошая избирательность приемника.

Избирательность приемника зависит, в-основном, от добротности колебательных контуров. Подробнее, мы будем разбираться с избирательностью при рассмотрении конкретных схем приемников.

Оставшиеся четыре параметра относятся к НЧ тракту приемника и передатчика.

Чувствительность по НЧ входу передатчика

Чем чувствительнее вход передатчика, тем более слабый сигнал можно на него подавать. Этот параметр особенно важен в жучках, где сигнал снимается с микрофона, и имеет очень малую мощность. Если нужно, чувствительность наращивается дополнительными каскадами усиления.

Мощность выходного НЧ-сигнала приемника

Мощность сигнала, которую отдает на выход приемник. Ее необходимо знать, чтобы правильно подобрать усилитель мощности для дальнейшего усиления.

КНИ (Коэффициент нелинейных искажений)

Ну, в-общем, мы уже разобрались, что такое нелинейные искажения и откуда они берутся. Но! Если по ВЧ-тракту достоточно поставить фильтр – и все станет хорошо, то в звуковом тракте «лечить» нелинейные искажения куда труднее. Точнее – просто невозможно. Поэтому, со звуковым или любым другим модулирующим сигналом, необходимо обращаться очень бережно, чтобы в нем возникло как можно меньше нелинейных искажений.

<<—Вспомним пройденное—-Поехали дальше—>>

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система чистоты туалетов самолета. • Система измерения столкновения • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Система интеллектуальной парковки на основе Zigbee. • Система интеллектуальной парковки на основе LoRaWAN

---

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Которые используются в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в одном канале, ЭМ помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Руководство по основам 5G Полосы частот руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Тестовое оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF фильтра ➤VSAT Система ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤Основы волновода

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤ Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в волоконно-оптической связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Рамочная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных компонентов, систем и подсистем RF для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, чип резистор, чип конденсатор, индуктор чипа, ответвитель, оборудование EMC, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему наблюдения за данными >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Это касается беспроводных технологий, таких как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенны Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести

.

Приемник Чувствительность приемника »Электроника

Чувствительность радиоприемника — ключевой рабочий параметр, который ограничивается системным шумом.

---

Чувствительность радиоприемника Включает:
Основы чувствительности приемника Соотношение сигнал шум SINAD Коэффициент шума, НФ Шумный этаж Взаимное перемешивание

---

Чувствительность радиоприемника определяет самые слабые сигналы, которые могут быть успешно приняты.Будь то аудиосигнал, качество прослушивания которого ухудшается из-за того, что сигнал попадает в шум, или сигнал данных, в котором частота ошибок по битам увеличивается, а пропускная способность падает.

Таким образом, чувствительность радиоприемника является ключевым параметром, который влияет на производительность любой системы радиосвязи, вещания или другой системы.

Фактически, два основных требования к любому радиоприемнику состоят в том, что он должен иметь возможность отделять одну станцию ​​от другой, то есть избирательность и чувствительность, чтобы сигналы могли быть доведены до уровня, достаточного для превышения уровня шума, чтобы можно было использовать модуляцию. применяется к перевозчику, который был передан.В результате разработчики приемников борются со многими параметрами, чтобы обеспечить выполнение этих и многих других требований.

Спектр белого шума

Методы задания характеристик чувствительности

Поскольку характеристика РЧ-чувствительности любого приемника имеет первостепенное значение, необходимо иметь возможность указать ее значимым образом. В зависимости от предполагаемого применения используется ряд методов и показателей качества:

• Отношение сигнал / шум: Это прямое сравнение отношения заданного уровня сигнала к шуму в системе.
• SINAD: Это измерение чувствительности приемника немного более формализовано, и оно также включает искажения, а также шум.
• Коэффициент шума: Это измерение РЧ-приемника сравнивает шум, добавляемый устройством — это может быть усилитель или другое устройство в системе, или это может быть полный приемник.
• Коэффициент шума: Коэффициент шума или NF устройства или системы — это логарифмическая версия коэффициента шума.Он широко используется для определения чувствительности и шумовых характеристик приемника, элемента в системе или всей системы.
• Отношение несущая / шум, CNR: Отношение несущая / шум — это отношение сигнал / шум (SNR) модулированного сигнала. Этот термин менее широко используется, чем SNR, но может использоваться, когда есть необходимость различать рабочие характеристики в отношении радиочастотного сигнала полосы пропускания и аналогового сигнала сообщения основной полосы частот после демодуляции.
• Минимальный различимый сигнал, MDS: Минимальный обнаруживаемый или минимально различимый сигнал — это наименьший уровень сигнала, который может быть обнаружен радиоприемником, т. Е. Тот, который может быть обработан его аналоговой и цифровой цепью сигналов и демодулирован приемником для предоставления полезной информации на выходе.
• Величина вектора ошибки, EVM: Величина вектора ошибки, EVM — это мера, которую можно использовать для количественной оценки характеристик цифрового радиопередатчика или приемника.На диаграмме созвездия установлены различные точки для обозначения различных цифровых состояний. В идеальном канале передатчик должен генерировать цифровые данные таким образом, чтобы они падали как можно ближе к этим точкам — канал не должен ухудшать сигнал, так чтобы фактические полученные данные не попадали в эти точки, и приемник также не должен ухудшить эти позиции. На самом деле в систему попадает шум, и полученные данные не попадают точно на эти позиции. Величина вектора ошибки является мерой того, насколько далеко от идеального положения находятся фактические полученные элементы данных.Иногда EVM может также быть известен как ошибка совокупности приема, RCE. Величина вектора ошибки широко используется в современной передаче данных, включая Wi-Fi, мобильную / сотовую связь и многие системы IoT.
• Частота ошибок по битам, BER: Частота ошибок по битам — это форма измерения, используемая в цифровых системах. По мере того, как уровень сигнала падает или качество связи ухудшается, количество ошибок при передаче — битовых ошибок — увеличивается. Измерение коэффициента битовых ошибок дает представление об отношении сигнал / шум, но в формате, который часто более полезен для цифровой области.

Все методы определения чувствительности приемника используют тот факт, что ограничивающим фактором чувствительности приемника радиосигналов является не доступный уровень усиления, а уровни присутствующих шумов, генерируются ли они внутри радиоприемника или снаружи.

Профессиональный супергетеродинный радиоприемник, тип
Изображение предоставлено Icom UK

Шум

Сегодняшние технологии таковы, что достижение очень больших уровней усиления в радиоприемнике не вызывает особых проблем.Это не ограничивающий фактор. В любой приемной станции или системе радиосвязи ограничивающим фактором является шум — слабые сигналы не ограничиваются фактическим уровнем сигнала, а их маскирует шум. Этот шум может исходить от множества источников. Он может быть принят антенной или генерироваться в радиоприемнике.

Шум, видимый на осциллографе

Было обнаружено, что уровень шума, который принимается извне приемником от антенны, падает с увеличением частоты.На ВЧ и частотах ниже этого сочетание галактического, атмосферного и антропогенного шума относительно велико, а это означает, что нет смысла делать приемник особенно чувствительным. Обычно радиоприемники проектируются так, что внутренний шум намного ниже, чем любой принимаемый шум, даже в самых тихих местах.

На частотах выше 30 МГц уровни шума начинают достигать точки, когда шум, создаваемый в радиоприемнике, становится гораздо более важным.За счет улучшения шумовых характеристик радиоприемника становится возможным обнаруживать гораздо более слабые сигналы.

Примечание об электрических / электронных и радиочастотных шумах:

Шум присутствует во всех электронных и радиочастотных цепях. Это представляет собой ограничение по многим аспектам производительности. Шум возникает из-за множества причин и источников. Понимание того, какие формы шума присутствуют, позволяет настроить производительность системы, чтобы минимизировать влияние шума.

Подробнее о Электрические / электронные и радиочастотные шумы.

Основные указатели дизайна для снижения шума

В любом приемнике важно, чтобы шумовые характеристики и, следовательно, чувствительность учитывались на начальном этапе проектирования. Основные концепции дизайна будут определять наилучшие достижимые характеристики чувствительности. Решения, принятые в начале проектирования, могут ограничить общую производительность, которую можно достичь.

Что касается шумовых характеристик любого приемника, то наиболее важными являются первые каскады или входной каскад. На входе уровни сигнала самые низкие, и даже очень небольшой шум может быть сопоставим с входящим сигналом. На более поздних стадиях в радиоприемнике сигнал будет усилен и будет намного больше, поэтому шум будет иметь меньшее влияние. Соответственно, важно, чтобы шумовые характеристики внешнего интерфейса были оптимизированы с учетом его шумовых характеристик.

По этой причине шумовые характеристики первого усилителя радиочастоты в радиоприемнике имеют большое значение. Именно производительность этой схемы имеет решающее значение при определении производительности всего радиоприемника. Для достижения оптимальной производительности первого каскада радиоприемника можно предпринять ряд шагов. К ним относятся:

• Определение топологии схемы Первым шагом в любом проектировании является выбор типа схемы, которая будет использоваться.Следует ли использовать обычную схему с общим эмиттером или даже с общей базой. Решение будет зависеть от факторов, включая согласующие входной и выходной импедансы, требуемый уровень усиления и используемые согласующие устройства.
• Определение требуемого усиления Хотя может показаться, что максимальный уровень усиления может потребоваться от этого каскада, чтобы минимизировать уровни усиления, требуемые позже, и таким образом обеспечить оптимизацию шумовых характеристик, это не всегда кейс.На это есть две основные причины. Во-первых, шумовые характеристики схемы могут быть снижены из-за слишком высокого уровня усиления. Во-вторых, это может привести к перегрузке на более поздних стадиях радиоприемника, что может ухудшить общие характеристики. Таким образом, требуемый уровень усиления должен определяться исходя из того факта, что необходимо оптимизировать шумовые характеристики этого каскада, а во-вторых, чтобы гарантировать, что последующие каскады приемника не будут перегружены.
• Выбор активного устройства Тип используемого устройства также важен.Обычно существует два решения: использовать ли биполярный транзистор или использовать полевое устройство. Сделав это, очевидно, необходимо выбрать малошумное устройство. Шумовые характеристики транзисторов и полевых транзисторов обычно указываются, и для этих приложений доступны специальные высокопроизводительные малошумящие устройства.
• Определение тока через активное устройство К проектированию первой ступени радиоприемника необходимо подходить с осторожностью.Для достижения требуемых характеристик РЧ с точки зрения полосы пропускания и усиления может потребоваться запустить устройство с относительно высоким уровнем тока. Это не всегда способствует достижению оптимальных шумовых характеристик. Соответственно, конструкция должна быть тщательно оптимизирована, чтобы обеспечить наилучшую производительность для всего радиоприемника.
• Оптимизация согласования импеданса Чтобы получить наилучшие шумовые характеристики для всего радиоприемника, необходимо оптимизировать согласование импеданса.Можно подумать, что необходимо добиться идеального согласования импеданса. К сожалению, наилучшие шумовые характеристики обычно не совпадают с оптимальным согласованием импеданса. Соответственно, при проектировании ВЧ усилителя необходимо провести некоторую оптимизацию конструкции, чтобы обеспечить наилучшие общие характеристики радиоприемника.
• Использование резисторов с низким уровнем шума Это может показаться очевидным заявлением, но, помимо выбора активного устройства с низким уровнем шума, следует также рассмотреть другие компоненты схемы.Другой основной вклад — резисторы. Металлооксидные пленочные резисторы, используемые в наши дни, включая большинство резисторов для поверхностного монтажа, обычно обладают хорошими характеристиками в этом отношении и могут использоваться по мере необходимости.
• Убедитесь, что шум источника питания, попадающий в цепь, устранен. Источники питания могут создавать шум. В связи с этим необходимо убедиться, что любой шум, создаваемый источником питания радиоприемника, не попадает в РЧ-каскад. Этого можно достичь, обеспечив надлежащую фильтрацию на линии питания усилителя ВЧ.

Это некоторые из основных соображений, которые необходимо учитывать при рассмотрении оптимизации характеристик чувствительности радиостанции — другие аспекты также должны быть рассмотрены и приняты во внимание.

Чувствительность радиоприемника можно количественно оценить разными способами, но какой бы метод ни использовался, чувствительность является ключом к его успешной работе. Чем ниже производимый шум, особенно на входных каскадах, тем меньше сигналов, которые могут быть успешно приняты.

Шумовые характеристики и, следовательно, радиочувствительность должны быть сбалансированы с другими факторами, включая характеристики сильного сигнала и многие другие факторы, и, следовательно, разработка радиоприемника с хорошей чувствительностью может оказаться сложной задачей.

Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника
Вернуться в меню тем радио.. .

.Чувствительность приемника

| Чувствительность приемника Synopsys

| Synopsys

• Товары
• Решения
• Ресурсы
• Сервисы
• Сообщество
• Повышение квалификации

• инструменты
• Сервисы
• Повышение квалификации
• Решения
• Ресурсы
• Клиенты
• Партнеры
• Блог

• Насчет нас
• Отношения с инвесторами
• Сообщество
• отдел новостей
• Ресурсы
• Карьера

.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Узнать больше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система чистоты туалетов самолета. • Система измерения столкновения • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Система интеллектуальной парковки на основе Zigbee. • Система интеллектуальной парковки на основе LoRaWAN

---

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Которые используются в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в одном канале, ЭМ помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Руководство по основам 5G Полосы частот руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Тестовое оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF фильтра ➤VSAT Система ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤Основы волновода

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤ Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в волоконно-оптической связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Рамочная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных компонентов, систем и подсистем RF для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, чип резистор, чип конденсатор, индуктор чипа, ответвитель, оборудование EMC, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему наблюдения за данными >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Это касается беспроводных технологий, таких как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенны Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести

.