Расчет чувствительности приемника: :: :: : TechStages.ru

Содержание

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

Реальная чувствительность — приемник

Cтраница 1

Реальная чувствительность приемника ограничена уровнем собственных шумов. Влияние шумов мало заметно, если номинальное напряжение в 10 раз больше напряжения шума. Поэтому чувствительностью, ограниченной шумами, называют минимальное напряжение на входе приемника, при котором на выходе тракта изображения номинальное напряжение в 10 раз больше напряжения шума. Осциллографом измеряют размах напряжения видеосигнала, а термисторным вольтметром — напряжения шума. Высокоомный вольтметр постоянного тока Vj измеряет напряжение на линии АРУ.  [1]

Реальная чувствительность приемника определяется, с одной стороны, необходимым отношением сигнал / шум на его входе увх ( или JPBX), а с другой стороны, уровнями внешних и внутренних помех. В исходных данных на расчет приемника задается величина увых ( или урвых) и характер принимаемого сигнала.  [2]

Однако на пороге реальной чувствительности приемника, где часто ограничение действует еще недостаточно эффективно, необходимо иметь хорошее подавление сопутствующей ( паразитной) AM в тракте ПЧ в результате подавительных свойств самого дробного детектора.  [4]

Они позволяют измерять реальную чувствительность приемника ( рис. 2.31), кривую верности воспроизведения ( рис. 2.32), глубину работы АРУ ( рис. 2.33), ослабление по зеркальному каналу ( рис. 2.34) и многие другие характеристики приемных устройств.  [5]

УПЧ, вследствие чего реальная чувствительность приемника возрастает.  [6]

УВЧ позволяет заметно повысить реальную чувствительность приемника.  [7]

Поскольку основным источником шумов в приемнике является преобразователь частоты, улучшение реальной чувствительности приемника достигается за счет увеличения соотношения сигнал-шум при усилении сигнала в УВЧ.  [8]

Электровакуумные триоды имеют меньшие собственные шумы, чем пентоды, поэтому на СВЧ для повышения реальной чувствительности приемников в первом каскаде УРЧ применяются триоды.  [9]

Усилитель ВЧ повышает устойчивость работы преобразователя частоты и гетеродина и, кроме того, увеличивает реальную чувствительность приемника. Максимальная чувствительность приемника по промежуточной частоте с базы транзистора Tt усилителя ВЧ составляет 1 — 2 мкв при выходном напряжении на нагрузке усилителя НЧ 180 не.  [10]

Усилитель ВЧ повышает устойчивость работы преобразователя частоты и гетеродина и, кроме того, увеличивает

реальную чувствительность приемника. Максимальная чувствительность приемника по промежуточной частоте с базы транзистора 7 усилителя ВЧ составляет 1 — 2 мхе при выходном напряжении на нагрузке усилителя НЧ 180 ив.  [11]

Уровень входного сигнала, при котором искажения становятся ниже определенного значения, и принимается за уровень реальной чувствительности приемника. Такая методика оценки качества применима в большей степени к стереофоническим радиоприемникам, так как широкой полосе пропускания модулирующих частот обеспечить высокую степень устойчивости тракта ПЧ значительно труднее и требуется более углубленный контроль параметров, гарантирующих удовлетворительную работу радиоприемника.  [13]

С петлевым диполем, рассчитанным на среднюю волну указанного диапазона, входной УКВ блок может обеспечить

реальную чувствительность приемника во всем этом диапазоне не хуже 30 мкв при отношении сигнал / шум, равном 20 дб.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Как рассчитать радиолинию | Сети/Network world

Ответ на него не так прост, как может показаться. При использовании радиооборудования вне помещений необходим расчет, порядок которого рассматривается в данной статье. При развертывании беспроводных сетей в помещениях расчет сложен и, главное, не нужен, поскольку гарантируемые производителем значения дальностей для помещений обеспечиваются практически всегда.

Что нужно понимать

Во-первых. Практически все радиооборудование беспроводных сетей, поступающее в Россию, работает в диапазоне частот 2,4–2,4835 ГГц, что соответствует длине волны 12,5 см. Такие волны распространяются вдоль прямой линии, соединяющей антенны и называемой линией визирования. Однако основная доля энергии волны сосредоточена не на линии визирования, а в некоторой области пространства, именуемой эллипсоидом Френеля, с радиусом, определяемым по формуле

где н» длина волны в метрах, а смысл остальных переменных, также выраженных в метрах, ясен из рис. 1.

Из этого следует, что препятствия не должны закрывать не только линию визирования, но и эллипсоид Френеля. На практике допускается небольшое, в пределах 20%, перекрытие препятствиями поперечного сечения эллипсоида.

Не следует забывать, что Земля круглая. Поэтому даже в степи, при абсолютно ровной поверхности, чтобы обеспечить прямую видимость, антенны требуется поднимать выше.

Во-вторых. Необходимо обеспечить такие значения параметров радиолинии, чтобы мощность полезного сигнала на входе приемника была равна или немного превышала значение реальной чувствительности приемника. Если это условие не выполняется, связи не будет. Если превышение слишком большое, увеличивается риск создания помех другим радиосредствам, работающим в том же диапазоне.

И в-третьих. Практически все расчеты в радиотехнике ведутся в децибелах. Для перевода в децибелы необходимо взять десятичный логарифм числа и умножить его на 10. Например, 106 будет равно 60 дБ, а 10-3 соответствует -30 дБ. Преимущества использования этой единицы измерения состоят в том, что вместо умножения исходных чисел достаточно сложить значения в децибелах, а для деления – вычесть из делимого делитель, также выраженные в децибелах. Кроме того, нет необходимости писать большое количество нулей или использовать показатели степени. И еще одна тонкость. Часто можно встретить не просто дБ, а например дБм, дБи и др. Буквы после дБ означают ту единицу, по отношению к которой берется децибел. Так, дБм – это децибел к милливатту, т.е. исходное значение в милливаттах необходимо разделить на 1 мВт и уже после этого вычислить значение в дБ. Это делается для того, чтобы избавиться от размерности и помнить, к какой единице измерения привязаны переменные.

Что нужно знать

Для расчета мощности полезного сигнала на входе приемника необходимо знать энергетические параметры радиолинии и реальную чувствительность приемника.

Мощность полезного сигнала в точке приема определяется выражением

     Рпрд Gпрд Gпрм н»2
Pпрм= _____________
      (4о?r)2 Lдоп Z
Это же выражение в децибелах имеет вид
Рпрм = Рпрд + Gпрд + Gпрм + 20lgн» - 20lg(4о?) - 20lg(r) - Lдоп - Z
В этих выражениях используются следующие параметры радиолинии.

Pпрд – выходная мощность передатчика. Оборудование беспроводных сетей обычно имеет выходную мощность от 8 до 20 дБм.

Gпрд и Gпрм – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн. Какую антенну назначить передающей, а какую приемной – разницы нет. Коэффициенты усиления типовых антенн беспроводных сетей имеют значения от 2 до 24 дБи, т.е. децибел по отношению к коэффициенту усиления изотропной антенны, равномерно излучающей во всех направлениях с единичным усилением (0 дБ). Иногда производители не сообщают значения рассмотренных параметров, а указывают значение эквивалентной изотропно излучаемой мощности (ЭИИМ) – Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP). ЭИИМ есть произведение мощности передатчика на коэффициент усиления передающей антенны P

прдGпрд или сумма этих величин в децибелах.

н» – длина волны. В рассматриваемых системах равна 0,125 м.

r – дальность передачи.

Lдоп – дополнительные потери, обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разюемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн и т.п. В рассматриваемых радиолиниях обычно полагают Lдоп = 10 дБ.

Z – запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, и, как правило, задается в пределах от 5 до 15 дБ.

Кроме того, при использовании внешних антенн, подключаемых к радиооборудованию с помощью коаксиальных кабелей, необходимо знать длину кабелей и величину погонного затухания в них, выражаемого в дБ/м. Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Lдоп.

Реальную чувствительность приемника обозначают как Pmin, что соответствует физическому смыслу данного показателя, определяющего минимально необходимую для нормального приема мощность полезного сигнала на входе приемника. Величина этого параметра для приемников беспроводных сетей лежит в пределах от -94 до -67 дБм. Следует иметь в виду, что с увеличением скорости передачи реальная чувствительность ухудшается (численное значение P

min возрастает).

Что нужно сделать

Во-первых. Рассчитать высоту подвеса антенн. Для ориентировочной оценки на ровном рельефе при одинаковой высоте антенн можно использовать простую формулу, учитывающую сферичность Земли и размеры эллипсоида Френеля. Высота подвеса антенн в метрах равна

где r – расстояние между антеннами в километрах.

Когда одна антенна находится на уровне поверхности Земли, коэффициент 8,24 в формуле надо заменить на 4,12.

Если на трассе между антеннами есть неровности, необходимо построить профиль трассы с учетом сферичности Земли. Делается это так. По величине требуемой дальности r с помощью графика (рис. 2) определяется величина подюема Земли в центре трассы и на лист бумаги наносятся три точки: с нулевой высотой на концах трассы и с высотой, полученной по графику, в центре трассы. Через эти точки строится дуга окружности, являющаяся уровнем моря для построения трассы. На эту дугу в выбранном масштабе переносятся с топографической карты точки уровней высот. Полученные точки соединяются отрезками прямой, в результате получается профиль трассы, подобный изображенному на рис.1.

После этого на профиль наносятся точки подвеса антенн. Суть операции – провести линию визирования таким образом, чтобы построенный относительно нее эллипсоид Френеля не пересекал неровностей рельефа, а лишь касался их. Техника выполнения этой операции произвольная. В частности, можно заранее рассчитать радиус эллипсоида Френеля, построить на бумаге его нижнюю часть, вырезать ее и, приложив к построенному профилю, найти требуемые высоты подвеса антенн. Естественно, если расчет трасс приходится проводить часто, можно потратить время на написание программы и автоматизировать процесс.

А как быть, если на трассе имеется, допустим, гора и антенны из-за этого необходимо поднимать на высоту Останкинской телебашни? Естественно, поставить на горе ретранслятор и рассчитывать две трассы – до ретранслятора и после него. Так же следует поступить и при протяженности трассы более 50 км. На этом расчет трассы заканчивается. Выбранные высоты установки антенн обеспечивают условия распространения радиоволн, близкие к условиям распространения радиоволн в свободном пространстве, что дает возможность пользоваться достаточно простой методикой расчета. Следует подчеркнуть, что антенны необходимо устанавливать на такой высоте не для того, чтобы можно было применять простую методику, а чтобы с помощью маломощной радиолинии обеспечить передачу на значительные расстояния.

Во-вторых. Рассчитать энергетические параметры радиолинии. Смысл расчета сводится к тому, чтобы найти такие значения параметров радиолинии, при которых мощность полезного сигнала на входе приемника будет не меньше значения реальной чувствительности приемника

Рпрм Б??  Рмин

Можно делать это с помощью приведенной выше формулы, можно воспользоваться электронным калькулятором производителя оборудования, но, на наш взгляд, удобнее применять простую методику, разработанную в компании Diamond Communications. Результаты будут получены одни и те же, поскольку в основе всех подходов – одна и та же расчетная зависимость.

Порядок расчета следующий. Для выбранной конфигурации радиолинии и оборудования по формуле из табл. 1 рассчитывается значение усиления и по графику (рис. 3) определяется значение дальности. Запас помехоустойчивости Z выбирается в пределах 5–15 дБ. Значения остальных параметров следует брать из технической документации. Для наиболее распространенного в России оборудования они приведены в табл. 2–5.

Преимущества методики расчета компании Diamond Communications, на наш взгляд, состоят в простоте и наглядности. Сосчитайте в уме значение усиления, определите по графику значение дальности, и сразу поймете, достаточно ли этого усиления, а если нет, сколько децибел надо добавить. Как? Используя антенны с большим коэффициентом усиления и/или дополнительные усилители.

Вы наверняка уже просчитали какую-то конкретную радиолинию. Набрали требуемое усиление? Если да – радиолиния будет работать. Если нет, даже с усилителями, – скорее всего, вы выбрали маломощный усилитель или антенны с малым коэффициентом усиления. Увеличьте их. Энергетики рассматриваемого оборудования должно хватать для передачи на расстояния до 50 км.

ОБ АВТОРАХ

фрий Писарев, к.т.н., доцент ([email protected]) и Павел Соловьев ([email protected]) – сотрудники компании Diamond Communications.

Таблица 1.

Вариант радиолинииФормула для расчета Y
Cо штатными антеннами без усилителей Pпрд + Gпрд + Gпрм — Pпрм — Z
C внешними антеннами без усилителей Pпрд — Jпрд + Gпрд + Gпрм — Jпрм — Pпрм — Z
C внешними антеннами и передающими усилителями Pус + Gпрд + Gпрм — Jпрм — Pпрм — Z
C внешними антеннами и приемными усилителями Pпрд — Jпрд + Gпрд + Gпрм — Pпрм — Z (при Kпрм > Jпрм)
C внешними антеннами и приемопередающими усилителями Pус + Gпрд + Gпрм — Pпрм — Z (при Kпрм > Jпрм)

Таблица 2.

АппаратураСкорость, Мбит/сPпрд, дБмGпрд, Gпрм, дБи (штатные антенны)Pпрм, дБм
Aironet420 2,15 -75
220 2,15 -80
1202,15-85
WaveLAN 2 15 2,5 -81
WaveLAN 802.11 2 15 2 -88
1 15 2 -92
BreezeNET 3 17 или 20 2 -75
2 17 или 20 2 -81
1 17 или 20 2 -89
BreezeLINK 3 15 -75
2 15 -81
1 15 -89

Таблица 3.

Кабели Погонное ослабление, дБ/м
РК50-17-51 0,09
РК50-7-58 0,22
Belden 9913 0,24

Таблица 5.

Усилители Pус, дБм Kпрм, дБ
HyperAmp 2400SE100 20 30
HyperAmp 2400SE500 27 30
MANUS-2 30 25
MANUS-3 27 25
MANUS-4 20 25
OHI 600 A 28 25
MIRA 500 27 21

Таблица 4.

Антенны G, дБи
Всенаправленная:
DC-O/6 6
DCMM9 9
DC-O/11-C 11
DCMM12 12
Волновой канал:
DC-Y/12-CC 12
DC-Y/12-MR 12,5
DC-Y/13.9-CC 12,9
Секторная
DCMM14 14
Парабола:
DC-CA/21-PGA 21
DC-CA/24-PGA 24

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Высокая чувствительность приемника, простыми методами

Автор adminВремя чтения 20 мин.Просмотры 71Опубликовано

Высокая чувствительность приемника, простыми методами

Шатун Александр Николаевич ([email protected])
312040, Харьковская обл.,г. Дергачи, пер. Октябрьский 16,тел.(8-263) 3-21-18

Высокую чувствительность, 0.25-0.15мкв, при минимальном количестве каскадов усиления, позволяет получить предлагаемый смеситель. Крутизна преобразования у него намного выше, чем у любых других смесителей.

Динамический диапазон не высокий, и составляет около 40 ДБ, но это вполне устраивает для использования его в приемниках для радиомикрофонов, вещательных приемниках, для носимых станций, устройств сигнализации и прочее.

Схема смесителя приведена на рис.1.

Входной сигнал и сигнал гетеродина подются в цепь базы транзистора VT1. Благодаря этому от гетеродина не требуется большой мощности. Контур L1C4 настраевается на рабочую частоту и включен в базу VT1 через конденсатор большой емкости.

Хотя для входных сигналов транзистор включен по схеме с ОЭ, каскад не оказывает сильного шунтирующего влияния, так как работает для этих сигналов не как обычный усилительный каскад, а как смеситель. Благодаря этому контур включен в цепь базы полностью и при этом имеет достаточно острую настройку.

По промежуточной частоте VT1 оказывается включенным по схеме с общей базой благодаря большой емкости С3. Выходное сопротивление каскада так же получается высоким, что позволяет включать контур ПЧ в цепь коллектора непосредственно. Для обеспечения хорошей фильтрации напряжения гетеродина, нагрузка выполнена в виде П.

фильтра, если далее следует каскад УПЧ. Смеситель лучше работает с низкими ПЧ 0.455-1.6Мгц, хотя и для 10.7Мгц тоже давал хорошие результаты. Пример включения L2 и фильтра 10.7Мгц показан на рис 2. В качестве VT1 использовался транзистор КТ-368А, КТ399.

При выборе номиналов следует учесть, что при уменьшении емкости С5 крутизна растет, но схема может самовозбудится. Перед смесителем следует включать УВЧ с небольшим коэфициентом усиления. Один из вариантов показан на рис.3.

Здесь для упрощения транзистор работает в баръерном режиме. Это часть схемы одноканальной портативной радиостанции, не требующей попарного подбора кварцевых резонаторов, благодаря отсутствию керамического фильтра. Частота ПЧ определяется настройкой контуров в пределах 600-900Кгц.

Кроме того, выбор основной частоты резонатора так же не критичен, так как для работы смесителя достаточно амплитуды четных и нечетных гармоник. Требуемая гармоника выделяется контуром базовой цепи одновременно с входным сигналом. Сигнал гетеродина подается через обратно смещенный переход диода VD1.

В качестве детектора использовалась микросхема К174ХА6.

3. Чувствительность

Наиболее простой задачей является прием местных станций, сигналы которых достаточно сильны, так что даже простой малоламповый приемник может принять и воспроизвести их с большой громкостью. Значительно труднее принять передачи удаленных радиостанций, от которых к месту приема доходят иногда очень слабые сигналы. Тогда нужен более сложный приемник.

Способность принимать слабые сигналы характеризуется параметрам, называемым чувствительностью приемника. Чем слабее сигналы принимаемой станции, тем более чувствительным должен быть приемник, чтобы принять их.

Чувствительность приемника оценивается тем напряжением сигнала на его входе, при котором на выходе приемника получается установленная для него мощность. Чем меньше требуемое для этого напряжение сигнала, тем чувствительнее приемник.

Но напряжение на вход приемника поступает из антенны, в которой приходящими от радиостанций сигналами возбуждается электродвижущая сила (э. д. с.). Естественно, что подаваемое антенной на вход приемника напряжение несколько меньше этой э. д. с., так как часть э. д. с.

расходуется в самой антенне (это аналогично тому, что напряжение гальванической батареи, отдаваемое во внешнюю цепь, оказывается всегда меньше э. д. с., развиваемой этой батареей). Поэтому под чувствительностью приемника надо понимать ту величину э. д. с.

в антенне, при которой на его выходе получается установленная для него мощность.

Чувствительность измеряется в микровольтах (мкв). Чем меньше микровольт нужно подать на вход приемника для получения требуемой выходной мощности, тем лучше или, как часто говорят, тем выше его чувствительность.

Так как поступающее на вход приемника напряжение сигнала усиливается в различных каскадах приемника и, достигнув необходимой величины, попадает на управляющую сетку выходной лампы, то чувствительность приемника определяется общим усилением всех его каскадов.

Поэтому приемник тем чувствительнее, чем больше в нем каскадов усиления.

Чувствительность приемника неодинакова в разных точках диапазона. В зависимости от схемы и конструкции она может быть более равномерной или менее равномерной. На фиг. 1 приведена в виде примера диаграмма, характеризующая чувствительность одного из промышленных приемников.

По горизонтальной оси отложены частоты (кгц), на которых производилось измерение, а по вертикальной — чувствительность (мкв), причем значения чувствительности отложены сверху вниз.

Такой метод построения диаграммы делает ее более наглядной (чем выше расположены точки кривой, тем выше чувствительность приемника).

Если схема приемника проработана недостаточно тщательно и налаживание его произведено не совсем правильно, то чувствительность приемника может оказаться очень неравномерной по диапазону, например высокой на высокочастотном конце поддиапазона и резко уменьшившейся на его низкочастотном конце, или наоборот. Подобная неравномерность явилась бы недостатком приемника, так как у хорошего приемника чувствительность в пределах одного поддиапазона, а еще лучше — по всему диапазону принимаемых частот — должна оставаться более или менее постоянной.

По ГОСТ у приемников 1-го масса чувствительность должна быть на всех диапазонах не хуже 50 мкв, у приемников 2-го класса — не хуже 200 мкв на длинных и средних волнах и не хуже 300 мкв на коротких волнах, у приемников 3-го класса сетевых — не хуже 300 мкв на длинных и средних и не хуже 500 мкв на коротких волнах, у батарейных приемников 3-го класса — не хуже 400 мкв на всех диапазонах.

Чувствительность приемника

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 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 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 РАП 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;

Пш — шумовая полоса линейной части приемника, Гц;

РАП — 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 Тпр, на которую надо дополнительно нагреть эквивалент антенны, чтобы на выходе линейной части приемника мощность создаваемых им шумов равнялась мощности шумов линейной части.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 значенияв 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 Uрег, 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

Uвх= 988,077∙10-6В, на выходе АРУ Uвых= 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: Uвх1=988,077∙10-6В, Uвх2=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

Uвх=993,961∙10-6В, на выходе Uвых=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 (umin, umax)делится на M интервалов длиной

Δu=(umax- umin)/ 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:

Fk= 2∙, (2.25)

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

Теперь найдем шаг квантования по уровню, используя значения Umax=4,249∙10-3 В, Umin= -4,249∙10-3 В.

umax- umin = (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

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Улучшение чувствительности и избирательности с помощью положительной обратной связи усложняет управление приемником и не гарантирует постоянства его параметров при изменении уровня принимаемых сигналов, изменении параметров антенны и напряжения питания приемника.

Применение обратной связи может вызвать излучение антенной колебаний с частотой, близкой к частоте принимаемой радиостанции, что создает помехи соседним радиоприемникам.

Тем не менее применение регулируемой положительной обратной связи позволяет расширить область применения приемников прямого усиления вплоть до диапазона KB, особенно для приема радиотелеграфных сигналов.  [1]

Улучшение чувствительности и селективности с помощью положительной обратной связи усложняет управление приемником и не гарантирует постоянства его параметров при изменении уровня принимаемых сигналов, изменении параметров антенны и напряжения питания приемника, кроме того, применение положительной обратной связи ( регенерации) может вызвать излучение антенной колебаний с частотой, близкой к частоте сигнала принимаемой радиостанции, что создает помехи.  [2]

Согласно Халлу, улучшение чувствительности регистрации ионных токов при использовании электрических детекторов связано с тремя основными причинами.  [4]

Таким образом может быть достигнутоулучшение чувствительности около 3 % по сравнению с применением схемы с записью 1 6 бит / отсчет. Тем не менее, влияние ошибок в битах данных или сигналов помех, изменяющих амплитудное распределение, может быть более значительно.  [5]

Возможность улучшения дальнего приема путемулучшения чувствительности, ограниченной усилением, легко установить также экспериментально по изображению на экране телевизора. Если изображение просматривается на фоне шумов, на фоне помехи типа снег, значит, коэффициент усиления достаточно велик и его увеличение не даст улучшения приема.  [6]

Существует еще несколько других способовулучшения чувствительности транзисторных приемников, например, за счет применения транзисторов с большим значением коэффициента В, введения положительной обратной связи между усилителем ВЧ и антенной. Все перечисленные выше способы известны радиолюбителям, применяются ими в своей практике, хотя и дают не очень большой выигрыш в улучшении чувствительности.  [7]

Приемное устройство земной станции Орбита дляулучшения чувствительности содержит малошумящие охлаждаемые параметрические усилители, блоки усиления и преобразования сигналов изображения с частотной модуляции в амплитудную, блоки регенерации синхросигнала, системы подавления помех и искажений. Кроме того, имеется аппаратура для приема от ретранслятора ИСЗ сигналов звукового радиовещания и изображения газетных полос. Наконец, почти все блоки устройства обеспечены резервированием с системами автоматического контроля и переключения на резерв. Выходные сигналы телевидения передаются к Местному телевизионному передатчику, который обеспечивает трансляцию принятой телевизионной программы для ее приема бытовыми телевизионными приемниками обычного типа с помощью обычных индивидуальных или коллективных антенн.  [8]

Почему повышение разрешающей способности всегда приводит кулучшению чувствительности, в то время как повышение чувствительности не обязательно означает улучшение разрешающей способности.  [9]

В принципе увеличение длины стержня магнитной антенны должно дать некотороеулучшение чувствительности приемника, хотя и незначительное.

Причина в том, что более длинный стержень магнитной антенны, например 110 мм, можно разместить только по длине пластмассового корпуса в непосредственной близости от громкоговорителя, трансформаторов НЧ и батареи питания, которые своим влиянием ухудшают приемные свойства антенны.

Кроме того, такая антенна будет расположена близко к каскадам усиления ВЧ, что может явиться причиной самовозбуждения приемника за счет действия паразитной обратной связи.  [10]

В принципе увеличение длины стержня магнитной антенны должно дать некотороеулучшение чувствительности приемника, хотя и незначительное.

Причина в том, что более длинный стержень магнитной антенны, например 110 мм, можно разместить только по длине пластмассового корпуса в непосредственной близости от громкоговорителя, трансформаторов НЧ и батареи питания, которые своим влиянием ухудшают приемные свойства антенны.

Кроме того, такая антенна будет расположена близко к каскадам усиления ВЧ, что может явиться причиной самовозбуждения приемника за счет действия паразитной обратной связи.  [11]

Импульсная фурье-спектроскопия представляет собой только одну конкретную реализацию принципов многоканального устройства дляулучшения чувствительности. Метод имеет много интересных особенностей по сравнению с импульсной фурье-спектроскопией.  [12]

В современных телевизорах, а именно они обладают достаточным – запасом усиления, радикальных мерулучшения чувствительности, ограниченной шумами, не существует, так как в их схемах уже используются электронные лампы или транзисторы с минимально достижимым по нынешнему уровню HaykH и техники входным шумом.  [13]

Цри обычных способах записи спектров ЯМР ( на стационарных спектрометрах с полевой или частотной разверткой) использование ЭВМ для накопления спектров иулучшения чувствительности прибора мало эффективно из-за большой длительности снятия спектра. Действительно, одна развертка спектра в среднем занимает одну минуту. ЯМР, иначе процесс накопления спектров теряет всякий смысл. Выполнить это условие очень трудно и не всегда возможно.  [14]

Схема щелочной очистки в присутствии метанола.  [15]

Страницы:      1    2    3

Расчет дальности действия беспроводных систем

Приближенный график определения максимальной дальности действия по усилению Y тракта системы при прямой видимости.

Порядок ориентировочного расчета: вычисляется Y и по графику определяется дальность действия в условиях прямой видимости антенн.

Исходные данные для расчета Y: выходные мощности передатчиков Gprd, чувствительность приемника Gprm и коэффициенты усиления антенн Gant.

Для примера рассмотрим длину трассы для передатчика TV-PRD-3500 c одинаковыми направленными антеннами для передачи и приема сигнала (КНД = +12дБ).

Y = Gprd + Gant + Gant — Gprm = -3 + 12 + 12 -(-100) = 121 ДБ.

По приведенному выше графику можно определить, что в этом случае ориентировочная максимальная длинна трассы составит 3,3 — 3,5 км. В данном примере приемник и передатчик оснащены одинаковыми направленными антеннами с Gant = 12 ДБ.

*** Реальная дальность передачи будет на 15 — 20% больше из-за того, что при построении графика учитывались максимальные значения Lдоп. и Z (см. далее), а рабочая частота бралась из более высокого диапазона частот. Это дает в расчетную величину Yтракта дополнительную прибавку + (5…7) дБ. Более точно дальность связи вычисляется по расчетной формуле. Необходимо так же и понимать, что дальность связи зависит от отношения уровня полезного сигнала к уровню шумов (бытовых, производственных и атмосферных) на входе приемника. Уровень шумов на входе приемника имеет переменную величину как от времени суток (от времени года) , так и от внешних непредсказуемых факторов.

 

Расчет подъема антенн для обеспечения прямой видимости.

Для обеспечения передачи сигнала от передающей антенны на приемную антенну необходимо правильно выбрать условия установки антенн над уровнем земли. Высоту установки антенн при условии идеально гладкой Земли можно определить по следующему графику.

В системах беспроводного видеонаблюдения используются радиочастоты от 1 ГГц и выше. Такие волны распространяются вдоль прямой линии, соединяющей антенны и называемой линией визирования. Однако основная доля энергии волны сосредоточена не на линии визирования, а в определенной области пространства, называемой эллипсоидом Френеля, с радиусом, определяемым по формуле:

где l — длина волны в метрах, а смысл остальных переменных, также выраженных в метрах, ясен из следующего рисунка:

Из этого следует, что препятствия не должны закрывать не только линию визирования, но и эллипсоид Френеля. На практике допускается небольшое, в пределах 20 %, перекрытие препятствиями поперечного сечения эллипсоида.

Не следует забывать, что Земля круглая. Поэтому даже в степи, при абсолютно ровной поверхности, чтобы обеспечить прямую видимость, антенны необходимо поднимать.

Также необходимо обеспечить такие значения параметров радиолинии, чтобы мощность полезного сигнала на входе приемника была равна или немного превышала значение реальной чувствительности приемника. Если это условие не выполняется — радиолиния работать не будет. Если превышение слишком большое — увеличивается риск создания помех другим радиосредствам, работающим в том же диапазоне.

Примечание: Следует знать, что практически все расчеты в радиотехнике ведутся в децибелах. Для перевода в децибелы необходимо взять десятичный логарифм числа и умножить его на 10. Например, 1 000 000 будет равно 60 дБ, а 0,001 — -30 дБ. Преимущества использования децибелов состоят в том, что вместо умножения исходных чисел достаточно сложить их в децибелах, а для деления — вычесть из делимого делитель, также выраженные в децибелах. Еще одно преимущество — отсутствие необходимости написания большого количества нулей или использования показателей степени. И еще одна тонкость. Часто можно встретить не дБ, а, например — дБм, дБи и другие буквы после дБ. Что это означает? Означает ту единицу, по отношению к которой нормируется децибел. Так, дБм — это децибел к милливатту, т.е. исходное значение в милливаттах необходимо разделить на 1 милливатт и уже после этого вычислить значение в дБ. Это делается для того, чтобы избавиться от размерности и помнить, к какой единице измерения привязаны переменные.

Что нужно знать расчета дальности передачи ?

Знать необходимо энергетические параметры радиолинии, входящие в выражение для мощности полезного сигнала на входе приемника и реальную чувствительность приемника. Мощность полезного сигнала в точке приема определяется выражением:

В этих выражениях используются следующие параметры радиолинии:

Pпрд — выходная мощность передатчика (в ДБ).

Gпрд и Gпрм — коэффициенты усиления передающей и приемной антенны. Какую антенну назначить передающей, а какую приемной — разницы нет. Коэффициенты усиления типовых антенн имеют значения от 2 до 12 дБ и выше.

l — длина волны.

r — дальность передачи.

Lдоп — дополнительные потери, обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за неточного несовпадения плоскостей поляризации антенн и т.п. В рассматриваемых радиолиниях обычно полагают Lдоп = 5-10 дБ.

Z — запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе размещения радиолинии и обычно задается в пределах от 5 до 15 дБ.

Кроме этого, при использовании внешних антенн, подключаемых к радиооборудованию с помощью коаксиальных кабелей, необходимо знать длину кабелей и величину погонного затухания в них, выражаемого в дБ/м.

Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Lдоп. Реальную чувствительность приемника обозначают как Pmin, что соответствует физическому смыслу этого показателя, определяющего минимально необходимую для нормального приема мощность полезного сигнала на входе приемника.

Величина этого параметра для приемников беспроводных систем видеонаблюдения лежит в пределах от -102 до -95 дБ.

Что необходимо сделать при проектировании беспроводной системы ?

Рассчитать высоту подвеса антенн. Для ориентировочной оценки на ровном рельефе при одинаковой высоте антенн можно использовать простую формулу, учитывающую сферичность Земли и размеры эллипсоида Френеля. Высота подвеса антенн в метрах равна:

где r — расстояние между антеннами в километрах.

Когда одна антенна находится на уровне поверхности Земли, коэффициент 8,24 в формуле надо заменить на 4,12.

Если на трассе между антеннами есть неровности, необходимо построить профиль трассы с учетом сферичности Земли. Делается это так. По величине требуемой дальности r с помощью графика определяется величина подъема Земли в центре трассы и на лист бумаги наносятся три точки: с нулевой высотой на концах трассы и с высотой, полученной по графику, в центре трассы. Через эти точки строится дуга окружности, являющаяся уровнем моря для построения трассы. На эту дугу в выбранном масштабе переносятся с топографической карты точки уровней высот.

Полученные точки соединяются отрезками прямой, в результате получается профиль трассы, подобной изображенному на рис. 1.

Для ориентировочного расчета дальности связи для беспроводных систем телеметрии, можно так же воспользоваться этой же методикой, которая приведена выше. При этом необходимо в соответствующую формулу ввести значение частоты (длины волны). Необходимо также учесть, что в отличии от чувствительности приемников для приема видеоизображения, которая равна — 95 … — 100 дБ, средняя чувствительность приемников телеметрических сигналов лежит в диапазоне — 130 … — 135 дБ.

Для беспроводных систем передачи телеметрической информации в диапазоне радиочастот от 300 до 1000 МГц полученные данные по дальности связи при более строгом расчете будут несколько отличаться от данных, полученных при расчетах по приведенной выше методике. Но в большинстве случаев данной погрешностью можно пренебречь.

Взято с http://os-info.ru

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Отношение «сигнал-шум» в цифровых системах связи. Построение антенно-фидерных трактов и радиосистем с внешними антеннами

Аннотация: Заключительная лекция курса. Довольно сложная для изучения. Характерно множество формул, математических расчетов и примеров. Уделено внимание расчету дальности работы беспроводного канала связи, зависимости чувствительности от скорости передачи данных, проводится расчет зон Френеля. Очень хорошо и доступно описано построение антенно-фидерных трактов и радиосистем с внешними антеннами. Множество рисунков, фотографий и схем делают материал лекции более доступным.

Отношение «сигнал-шум» в цифровых системах связи

Очень важной характеристикой производительности цифровых систем связи является отношение «сигнал-шум».

Отношение «сигнал-шум» — это отношение энергии сигнала на 1 бит к плотности мощности шумов на 1 герц ( ). Рассмотрим сигнал, содержащий двоичные цифровые данные, передаваемые с определенной скоростью — R бит/с. Напомним, что 1 Вт = 1 Дж/с, и вычислим удельную энергию одного бита сигнала: Eb = STb (где S — мощность сигнала; Tb — время передачи одного бита). Скорость передачи данных R можно выразить в виде . Учитывая, что тепловой шум, присутствующий в полосе шириной 1 Гц, для любого устройства или проводника составляет

( 12.1)

где N0 — плотность мощности шумов в ваттах на 1 Гц полосы; k — постоянная Больцмана, ; T — температура в Кельвинах (абсолютная температура), то, следовательно,

( 12.2)

Отношение имеет большое практическое значение, поскольку скорость появления ошибочных битов является (убывающей) функцией данного отношения. При известном значении , необходимом для получения желаемого уровня ошибок, можно выбирать все прочие параметры в приведенном уравнении. Следует отметить, что для сохранения требуемого значения при повышении скорости передачи данных R придется увеличивать мощность передаваемого сигнала по отношению к шуму.

Довольно часто уровень мощности шума достаточен для изменения значения одного из битов данных. Если же увеличить скорость передачи данных вдвое, биты будут «упакованы» в два раза плотнее, и тот же посторонний сигнал приведет к потере двух битов информации. Следовательно, при неизменной мощности сигнала и шума увеличение скорости передачи данных влечет за собой возрастание уровня возникновения ошибок.

Пример 12.1

Рассмотрим метод кодирования сигнала, для которого необходимо, чтобы отношение равнялось 8,4 дБ при частоте возникновения ошибок 10-4 (ошибочным является 1 бит из каждых 10000). Если эффективная температура теплового шума равна 290 К, а скорость передачи данных — 1 Мбит/с, какой должна быть мощность сигнала, чтобы преодолеть тепловой шум?

Решение:

По формуле (12.2) находим S:

Для упрощения расчетов переведем это выражение в логарифмы:

Так как 1 Мбит = 1048576 бит, то

или

Следовательно, для того чтобы преодолеть тепловой шум, необходима мощность 35,37 дБВт.

4 Основные показатели рпу — СтудИзба

Основные показатели рпу

Одним из основных показателей оценивающих радиотракт приемника является чувствительность. Чувствительностью называется способность приемника принимать слабые радиосигналы. Количественно чувствительность оценивается минимальной ЭДС в антенне  (в микровольтах) или мощностью (в микроваттах), при которой на выходе приемника сигнал воспроизводится с требуемым качеством. Под требуемым качеством обычно понимают обеспечение заданного уровня сигнала на выходе приемника при определенном отношении сигнал помеха.

 Чувствительность зависит от усиления сигнала в приемнике. Чем больше усиление радиотракта, тем меньший уровень сигнала требуется на входе приемника и тем выше его чувствительность. Однако бесконечно увеличивать усиление в радиотракте нельзя, поэтому чувствительность ограничена усилением. Чувствительность также ограничена помехой. (Особенно когда помеха по уровню сравнима с сигналом). Предел чувствительности ограничен внутренними шумами, оценка уровня выходных шумов производится по коэффициенту различимости ().

 – максимальная мощность сигнала,

 – мощность шума на выходе.

Допустимое значение коэффициента различимости зависит от характера принимаемого сообщения, требуемого качества приема и вида модуляции сигнала. (Обычно  не менее 20 дБ).

Чувствительность приемника – это такая мощность , при которой на выходе радиотракта обеспечивается требуемая мощность  и требуемый коэффициент различимости.

Для повышения чувствительности приемника необходимо уменьшать шумы радиотракта, использовать помехоустойчивые сигналы и по возможности уменьшать полосу пропускания радиотракта.

Рекомендуемые файлы

Уменьшение коэффициента шума радиотракта достигается включением дополнительного УРЧ.

Рис. 1 Амплитудная характеристика реального и идеального усилителя

Амплитудной характеристикой (АХ) радиотракта приемника или его отдельных каскадов называется зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного напряжения.

Как видно из рис 1. АХ реального и идеального усилителя совпадают только для амплитуд входного сигнала от  до .

Несоответствия АХ вызваны: при малых сигналах – действием флуктуационных шумов и другими помехами, а при больших входных сигналах – нелинейностью ВАХ усилительных элементов.

Таким образом реальный усилитель может усиливать сигнал без существенных искажений только при выполнении условия

Отсюда следует параметр – динамический диапазон радиотракта приемника (или его отдельного каскада)

, точнее

Избирательность – это способность РПУ выделить сигнал из совокупности всех колебаний.

Основной вид избирательности – частотная избирательность – это способность РПУ выделять сигнал заданной частоты из колебаний с различными несущими радиочастотами. Оценивается избирательность по коэффициенту избирательности.

Рис.2 Полоса пропускания РПУ       Рис. 3 Коэффициент избирательности РПУ

Вместе с этой лекцией читают «Тема 3. ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ».

                                                                         (логарифмический)

Полоса пропускания – это полоса частот, на границах которой коэффициент усиления приемника от входа до детектора уменьшается по отношению к заданной (центральной частоте) в заданное число раз, например в 1,4 раза (VT) или на 3 дБ.

Селективность приемника – это способность приемника отделять полезный сигнал от мешающего. Она основана на использовании отличительных признаков между полезным и мешающим сигналом:

— направлением и времени действия, амплитуды, частоты и фазы.

Пространственная селективность реализуется с помощью антенн с узкой (или острой) диаграммой направленности. Временная селективность сводится к отпиранию приемника только на время действия полезного сигнала. Основное значение имеет частотная селективность. Она осуществляется с помощью резонансных цепей и фильтров.

Диапазон рабочих частот. Это полоса частот, в пределах которых приемник может перестраиваться на любую заданную частоту (станцию) и сохранять в допускаемых пределах все основные параметры.

Содержание — Курсовой проект — Радиоприёмные устройства


Курсовой проект — Радиоприёмные устройства
скачать (515.7 kb.)

Доступные файлы (2):


содержание

Курсовая по РПУ_моя 1 вариант.


    1. Исходные данные:

Структурная схема ВЧ тракта приемника представлена на рис. 1.

Рис.1 – Структурная схема супергетеродинного приемника

Параметры узлов:

Антенна: ТA= 30 К, RA= 50 Ом.

Кабель: LКАБ= 0,2 дБ.

ВУ: LВУ= 0,5 дБ.

УРЧ: KР УРЧ= 23 дБ, KШ УРЧ=0,9 дБ.
ПрЧ: KР ПРЧ= 5 дБ, KШ ПРЧ = 4 дБ.

ФСИ: LФ= 1 дБ, FФ= 27000 кГц.

УПЧ: KШ УПЧ = 20 дБ.

Требуемое отношение С/Ш: q0= 6 дБ.

Определить:


      • Шумовую температуру приемника Тш Прм;

      • Коэффициент шума приемника Кш Прм;

      • Чувствительность приемника в единицах мощности [Вт];

      • Чувствительность приемника в [дБм];

      • Чувствительность приемника в единицах напряжения [мкВ];

      • Дать оценку структуры приемника для возможного снижения шумов и повышения чувствительности;

      • Предложить необходимые способы повышения чувствительности приемника.

      1.2 Переводим исходные данные, заданные в дБ, в разы с помощью соотношения:

      Х(раз) = 10Х(дБ)/10. (1.1)

      Тогда:

      LКАБ = 100,2/10 = 1,047;

      LВУ = 100,5/10 = 1,122;

      KР УРЧ =1023/10 = 199,526; KШ УРЧ =100,9/10 = 1,230;

      KР ПРЧ =105/10 = 3,162; KШ ПРЧ =104/10 = 2,512;

      LФ =101/10 = 1,259;

      KШ УПЧ =1020/10 = 100;

      q0 =106/10 = 3,981.


        1. Определяем, согласно выражению

      KШ ПАС.ЧП =L = 1/KР , (1.2)

      значения коэффициентов передачи и коэффициентов шума пассивных узлов (кабеля, ВУ, ФСИ):

      KР КАБ =1/LКАБ = 1/1,047=0,955; KШ КАБ = LКАБ = 1,047;

      KР ВУ =1/LВУ =1/1,122=0,891; KШ ВУ = LВУ = 1,122;

      KР Ф =1/LФ = 1/1,259=0,794; KШ Ф = LФ = 1,259.


        1. Вычисляем, согласно

      ТЧП =(KШ1)Т0 , (1.3)

      значения шумовой температуры каждого каскада приемника

      ТКАБ = (KШ КАБ -1)Т0 = (1,047 — 1)∙293 = 13,771 К;

      ТВУ = (KШ ВУ -1)Т0 = (1,122 — 1) ∙293 = 35,746 К;

      ТУРЧ = (KШ УРЧ -1)Т0 = (1,230 — 1) ∙293 = 67,390 К;

      ТПРЧ = (KШ ПРЧ -1)Т0 = (2,512 — 1) ∙293 = 443,016 К;

      ТФ = (KШ Ф -1)Т0 = (1,259 — 1) ∙293 = 75,887 К;

      ТУПЧ = (KШ УПЧ -1)Т0 =(100 — 1) ∙293 = 29007 К.


    2.1.Сравнение значений шумовой температуры анализируемого приемника

    (ТПР = 201,202 К) и антенны (ТА = 30 К) позволяет утверждать, что ТПР >> ТА. Следовательно, при уменьшении ТПР возможно значительное улучшение чувствительности приемной установки. Таким образом, снижение шумов приемника целесообразно.

    2.2. Сравнение значений шумовой температуры приемника (ТПР = 201,202 К) и УРЧ (ТУРЧ = 67,390 К) показывает принципиальную возможность снижения шумов, так как минимальным предельным значением ТПР является ТУРЧ. Из анализа выражения для расчета ТПР видно, что основной вклад вносят шумы УРЧ.

    a) Уменьшить вклад шумов УРЧ можно, применив ПрЧ или/и УРЧ с большими значениями коэффициента усиления.


    1. Исходные данные:

    На входе приемника действуют:

    сигнал fC= 12 МГц, UC A = 90 мкВ;

    три помехи fП1= 18,3 МГц, UП1 A = 85 мкВ;

    fП2= 15,2 МГц, UП2 A = 110 мкВ;

    fП3= 12 МГц, UП3 A = 140 мкВ.

    В приемнике используется верхняя частота, т.е. fПЧ= fГ fС .

    Значение промежуточной частоты: fПЧ= 1,6 МГц.

    Во входном устройстве применен двухконтурный фильтр с KО ВУ =0,4; QКЭ = 70, η = 1.

    Резонансный УРЧ имеет KО УРЧ = 5, QКЭ = 70.

    Преобразователь частоты построен по простой схеме.

    Параметры ФСИ: FФ= 20 кГц, SСК = 4 дБ/кГц, σПП = 3 дБ -затухание на границе полосы пропускания.
    Определить:


    • Частоту гетеродина;

    • Рассчитать частоты дополнительных каналов приема при m и n не более 2. Показать их расположение на частотной оси;

    • Определить степень опасности каждой из помех с точки зрения ее прохождения через дополнительные каналы приема;

    • Рассчитать ослабление опасных помех в отдельных каскадах и ВЧ тракте в целом;

    • Для опасных помех определить отношение с/ш на входе детектора;

    • Проверить возможность нелинейного взаимодействия каждой из помех с сигналом и другими помехами в УРЧ и ПрЧ;

    • Рассчитать и построить характеристики избирательности и определить значения полос пропускания ВУ, УРЧ и преселектора в целом.

    3.1. Рассчитываем частоту гетеродина

    fГ = fС + fПЧ= 12+1,6 = 13,6 МГц. (3.1)

    3.2. По формуле

    (3.2)

    определяем частоты каналов (fКП) приема при q, s≤2, fГ = 13,6 МГц, fПЧ = 1,6 МГц. Результаты расчетов сводим в таблице

    Таблица 1


    Убеждаемся, что один из каналов приема соответствует частоте сигнала (12 МГц). Частота зеркального канала fЗК= 7,96 МГц, канал на промежуточной частоте fПЧ= 0,7 МГц.

    Строим диаграмму (рис.2), иллюстрирующую расположение fКП на частотной оси. Каждый канал приема условно показываем в виде “дельта — функции”. На самом деле каналы имеют конечную полосу пропускания, зависящую от FФ. Чем выше порядок комбинационного преобразования (q+s), тем, в общем случае, меньше интенсивность дополнительного канала приема, что на диаграмме изображаем приближенно высотой “дельта — импульса”.


    K(f)/K0

    q=0

    s=2

    ПЧ

    ЗК

    ОК

    q=1

    s=2

    q=1

    s=2

    q=2

    s=2

    q=2

    s=2

    q=2

    s=1

    q=2

    s=2

    Рис. 2 – Расположение каналов приема на частотной оси.
    3.3. Сравниваем значения частот помех на входе приемника fП1, fП2 , fП3с частотами дополнительных каналов приема. Убеждаемся, что частота fП2= 15,2 МГц совпадает с частотой приема зеркального канала .

    Частота fП3= 12 МГц равна частоте основного канала, поэтому третья помеха являеться опасной.

    Помеха с частотой fП1= 18,3 МГц не попадает ни в один из каналов приема. Опасность первой помехи с точки зрения многосигнальной избирательности мы не учитываем.

    3.4. Помеха с частотой fП1 = 18,3 МГц не попадает ни в один из дополнитель- ных каналов приема и ее уровень после ФСИ будет пренебрежимо мал. Таким образом, можно принять qП1 → ∞.

    Это, однако, не означает, что данная помеха не может представлять опасности радиоприему. Проверим, не является ли напряжение помехи на входах УРЧ или ПрЧ достаточным для возникновения в этих каскадах нелинейных эффектов, приводящих к блокированию, перекрестной и интермодуляции.

    Определяем по

    , (3.3)

    , (3.4)

    (3.5)

    значения относительной расстройки и относительных коэффициентов передачи, соответствующей 3-й помехе:

    (3.6)

    (3.7)

    . (3.8)

    Определяем ослабление 1-й помехи в ВУ, УРЧ и преселекторе:

    (3.9)

    (3.10)

    (3.11)

    Далее находим значения напряжения 1-й помехи на входах УРЧ и ПрЧ соответственно

    (3.12)

    Эти напряжения существенно ниже 10 мВ и не могут вызвать нелинейных эффектов.

    3.5. Определяем ослабление 2-ой помехи (с частотой fП2= 15,2 МГц) в отдельных каскадах ВЧ тракта приемника.

    Рассматриваем ослабление 2-ой помехи во входном устройстве. Для этого, согласно

    , (3.13)

    рассчитываем значение обобщенной расстройки, соответствующей fП2

    (3.14)

    Определяем с использованием выражения

    (3.15)

    относительный коэффициент передачи ВУ на частоте

    (3.16)

    и ослабление помехи

    (3.17)

    Рассчитываем ослабление 2-ой помехи в УРЧ. Так как значения добротностей контуров УРЧ и ВУ одинаковы, то при расчете ослабления помехи в УРЧ принимаем ξ2 = 303,404. Далее определяем

    , (3.18)

    Ослабление 2-ой помехи в преселекторе

    (3.19)

    По таблице для простой схемы определяем дополнительное ослабление в ПрЧ dПРЧ ( fП2 ) = 1, что соответствует

    (3.20)

    Ослабление 2-ой помехи в ФСИ равно нулю, так как частота помехи (при s =1, q = 1):

    (3.21)

    точно совпадает с fПЧ , т.е. с центральной частотой настройки ФСИ. Таким образом σФ1 = 0 дБ.

    3.6. Для 2-ой помехи по формуле

    (3.22)
    определяем отношение сигнал-помеха на входе детектора:

    (3.23)

    Анализ полученного результата показывает, что без использования схемы преобразователя частоты уровень помехи, прошедший по дополнительному каналу приема, на входе детектора был бы приблизительно равен уровню сигнала.

    3.7. Определяем по

    (3.24)

    значение напряжения 2-ой помехи на входах УРЧ и ПрЧ:

    (3.25)

    Напряжение 2-ой помехи на входе УРЧ и ПрЧ не превышает 10 мВ, что позволяет не принимать во внимание нелинейное взаимодействие 2-ой помехи с сигналом в этих каскадах.

    3.8. Определим ослабление 3-й помехи (fП3= 12 МГц) в отдельных каскадах ВЧ тракта приемника.

    Отстройка помехи от частоты сигнала составляет ∆‌fП3=‌│ fП3fС │= 12 — 12 = 0, т.е совпадает с полосой пропускания ФСИ, следовательно, помеха находится в одном канале и через преобразователь частоты пройдет с тем же коэффициентом передачи, что и сигнал, т.е. dПРЧ ( fП3 ) = 1, σПРЧ 3 = = 0 дБ.

    Основное ослабление 3-ей помехи должен обеспечить ФСИ. В соответствии с

    (3.26)
    записываем:

    , (3.27)
    откуда получаем:

    (3.28)
    и в соответствии с

    (3.29)
    . (3.30)

    Далее можно сосчитать σВУ 3 и σУРЧ 3, однако очевидно, что в нашей задаче они будут очень малы, так как при добротности одиночного контура его полоса пропускания составляет

    , (3.31)

    т.е. помеха с f3попадает в полосу пропускания ВУ и УРЧ. Считаем σВУ 3 = σУРЧ 3 =0. Этот вывод подтверждают и построенные ниже ( в п.3.11) характеристики избирательности ВУ, УРЧ и преселектора.

    3.9. Для 3-й помехи по

    (3.32)

    определяем отношение сигнал-помеха на входе детектора:

    (3.33)
    3.10. 3-я помеха равна резонансной частоте ВУ и УРЧ, поэтому γВУ (fП3) = γУРЧ (fП3) =1 и значения напряжения 3-ой помехи на входе УРЧ и ПРЧ составляют:

    (3.34)

    (3.35)

    Напряжения 3-й помехи на входе УРЧ и на входе ПрЧ превышает 10 мВ, поэтому при проектировании приемника с учетом требований многосигнальной избирательности следует рассмотреть возможности ее нелинейного взаимодействия с fП1 , fП2 и fС..

    3.11. Строим характеристику избирательности ВУ, УРЧ и преселектора в целом.
    4.1. Помеха с частотой fП1 = 18,3 МГц не попадает ни в один из дополнитель-

    ных каналов и ее уровень после ФСИ будет пренебрежимо мал. На входах УРЧ и ПрЧ уровень этой помехи недостаточен для нелинейного взаимодействия с fП2, fП1 и fС. Таким образом, 1-я помеха опасности радиоприемнику не представляет.

    4.2 Помеха с частотой fП2 = 15,2 МГц попадает в дополнительны канал приема (q=1,s = 1, при которых fПfГ = fПЧ). Этот канал является ЗК приема. Ослабление в преселекторе составляет 63,779 дБ. Т.к. в ПрЧ мы применили простую схему, то дополнительного ослабления помехи в этом узле происходить не будет. В результате на входе детектора имеет отношение с/ш равное 2,136дБ, это означает, что без использования схемы преобразователя частоты уровень помехи, прошедший по дополнительному каналу приема, на входе детектора был бы приблизительно равен уровню сигнала.

    4.3 Помеха с частотой fП3 = 12 МГц попадает в основной канал и в полосу пропускания преселектора (FПРЕС= 120кГц, fП3 = 10 кГц), следовательно в преселекторе не ослабляется. Основное ослабление данной помехи происходит в ФСИ и достигает -36 дБ. Однако на входе детектора qП3 = -100,38 дБ, что означает, что ФСИ с такой полосой пропускания не удовлетворяет требованиям. На выходе приемника действует как сигнал, так и усиленная 3-я помеха.

    Напряжение 3-уй помехи на входе УРЧ достигает 56 мВ, а на входе

    ПрЧ 280 мВ. Т.о. столь большая помеха может вызвать нежелательные нелинейные эффекты в УРЧ и ПрЧ, поэтому проектирование УРЧ и ПрЧ должно проводиться с учетом требований по многосигнальной избирательности. А также для уменьшения помехи необходимо улучшить приёмно-избирательные качества антенны (изменить направленность антенны).


    1. Описание работы приемника

    Карманный приемник с КВ диапазоном.

    Этот КВ приемник рассчитан на прием радиостанций вещательных КВ диапазонов 19 — 45 м. Прием ведется на штыревую антенну WA1, подключенную к части витков катушки входного контура L1, C1, C2, C3. Катушка L1 через катушку L2 связана с каскадом преобразователя частоты, совмещенным с гетеродином, который выполнен на транзисторе VT1. Контур гетеродина образован катушкой L7 и конденсаторами C9, C11, C12. Избирательность приемника по промежуточной частоте обеспечивается двухзвенным фильтром сосредоточенной селекции (ФСС), звенья которого L4, C6 и L8, C8 слабо связаны друг с другом через конденсатор С7. Через катушку связи L9 сигнал ПЧ поступает с ФСС на вход апериодического усилителя, собранного на транзисторе VT2. Функцию нагрузки этого каскада выполняет катушка телефонов BF1. Детектируется сигнал ПЧ детектором на транзисторе VT3. После детектирования сигнал ЗЧ поступает на базу транзистора VT2 усилителя ПЧ, который выступает в этом случае в роли усилителя звуковой частоты. Фильтрующая цепочка R5, C14 развязывает выход детектора и вход рефлексного каскада на транзисторе VT2. Чтобы колебания звуковой частоты не попадали на вход детектора, между ними включен конденсатор С13. Кроме указанных на схеме, в преобразователе частоты могут работать транзисторы П403, П423 с любыми буквенными индексами и П416А. В усилителе ПЧ транзисторы ГТ308Б, в детекторе П401, 402, 423 с любыми буквенными индексами. Катушки входного L1, L2 и гетеродинного L6, L7 контуров намотаны на полистироловых каркасах диаметром 6,5 и длиной 10мм, снабженных подстрочниками с ферритом 100НН.


    1. Расчет частотно-избирательных цепей приёмника

    За основу была взята схема КВ приёмника, рассчитанного на прием радиостанций КВ диапазонов 19, 25, 31, 41 м. Длина волны сигнала с частотой равна

    .

    (6.1)

    Произведем расчет частотно-избирательных цепей (входного контура, гетеродина и ФСИ), чтобы обеспечить приём заданного сигнала.

      1. Расчет входного контура

    Зададим крайние частоты диапазона , . Тогда требуемый коэффициент диапазона

    .

    (6.2)

    Используем для настройки конденсатор переменной емкости с ,. Коэффициент диапазона конденсатора переменной емкости, принимая емкость схемы ,

    .

    (6.3)

    Так как , то для уменьшения коэффициента диапазона конденсатора в схему контура необходимо ввести дополнительные конденсаторы Спос и Спар. В качестве Спар целесообразно выбрать конденсатор типа КПК, что позволит использовать его также для точной настройки контура.

    Индуктивность катушки контура при минимальной емкости контура


    .

    (6.4)

    Максимальная ёмкость контура для нижней частоты диапазона

    .

    (6.5)

    Разность емкостей

    .

    (6.6)

    Емкость последовательного конденсатора определяется по формуле

    ,

    (6.7)

    где .

    После подстановки числовых данных в пикофарадах в (6.7) получаем .

    В качестве может быть использован стандартный керамический конденсатор с номинальным значением емкости 11 пФ.

    Емкость параллельного конденсатора равна


    .

    (6.8)

    В качестве может быть использован подстроечный конденсатор типа КПВ с емкостью .


      1. Расчет гетеродина

    После определения параметров элементов входного контура произведем расчет контуров гетеродина.

    Рисунок 4 – Схема гетеродина
    Средняя частота диапазона




    (6.9)

    Отношение промежуточной частоты к средней частоте диапазона

    .

    (6.10)

    По номограмме (см. рисунок 4) находим емкость последовательного конденсатора контура гетеродина .

    По номограмме (см. рисунок 5) определяем емкость параллельного конденсатора гетеродина

    Рисунок 5 – Номограмма для определения гетеродина

    Рисунок 6 – Номограмма для определения гетеродина

    По номограмме (см. рисунок 7) определим коэффициент, выражающий отношение индуктивности катушки контура гетеродина к индуктивности катушки входного контура: .

    Рисунок 7 – Номограмма для определения

    Индуктивность катушки контура гетеродина




    (6.11)

      1. Расчет ФСИ

    ФСИ настроен на промежуточную частоту .

    Индуктивность катушки контура, настроенного на фиксированную частоту,




    (6.12)

    где – резонансная частота контура, МГц;

    – полная емкость контура, пФ.

    Емкость контура оставим как в исходной схеме . Тогда индуктивность новой катушки контура




    (6.13)

    Выбираем из стандартных номинальных рядов значение индуктивности 9,88 мкГн.

    Второй контур ФСИ состоит из тех же элементов, что и первый. Два контура соединяются каскадно через конденсатор связи емкостью


    ,

    (6.14)

    где – полоса пропускания ФСИ, кГц;

    – емкость контура, пФ;

    – промежуточная частота, кГц.

    Подставив числовые данные, получаем


    ,

    (6.15)

    что является стандартным значением.
    Список использованной литературы

    1. Расчет радиоприемников: Бобров Н. В. – М.: Радио и связь, 1971г. – 240с.:ил;

    2. Малогабаритная радиоаппаратура: Справочник радиолюбителя /Р.М. Терещук, К.М. Терещук и др. – Киев: Наукова думка, 1972г. – 480с.:ил;

    3. Проектирование радиоприемного устройства: Методические указания /Ж.А. Сухинец, А.И. Салихов, А.И. Гулин. – Уфа: ЦОП УГАТУ, 2009г.:ил.

    Скачать файл (515.7 kb.)


    Уравнение чувствительности приемника для распространения

    Аннотация: Следующие указания по применению дают представление о том, как определяется чувствительность приложения с расширенным спектром и как можно рассчитать требуемый уровень чувствительности для приемников цифровой связи. В этом техническом документе представлена ​​пошаговая разработка уравнения чувствительности приемника и завершается числовым примером, проверяющим его математическое определение.

    В приемнике цифровой связи с расширенным спектром связь между показателем канала E b /N o (отношение битовой энергии к спектральной плотности мощности шума) и уровнем РЧ-мощности для достижения желаемой чувствительности приемника выводится из стандарта. определение коэффициента шума, Ф.Полученное в результате уравнения чувствительности приемника это соотношение используется разработчиками радиочастот для сотовых приемников CDMA, WCDMA и других систем с расширенным спектром. Это позволяет разработчику определить компромиссы параметров приемника в бюджете канала с расширенным спектром для любого заданного уровня входного сигнала.

    Получение E

    b /N o Зависимость от коэффициента шума, F По определению, F — это отношение сигнал-шум на входе устройства (однокаскадного, многокаскадного или полного приемника) к сигналу-шуму на выходе того же устройства ( Рис. 1 ).Поскольку шум изменяется непредсказуемым образом от одного момента времени к другому, отношение среднеквадратичного сигнала к среднеквадратичному шуму формирует отношение сигнал-шум (SNR).


    Рисунок 1.

    Ниже приведены определения параметров, используемых на рисунке 1, и уравнения чувствительности:

    S in = доступная мощность входного сигнала (Вт)
    N in = доступная мощность теплового шума на входе (Вт) = КТБ РФ где:
        K = постоянная Больцмана = 1.381 × 10 -23 Вт/Гц/K,
        T = 290K при комнатной температуре и
        B RF = полоса пропускания несущей RF (Гц) = скорость передачи элементов для системы с расширенным спектром
    S out = доступный выход мощность сигнала (Вт)
    N out = доступная выходная шумовая мощность (Вт)
    G = усиление устройства (числовое)
    F ​​= коэффициент шума устройства (числовое)

    F определяется следующим образом

    F = (S в / N в ) / (S вых / N вых ) = (S в / N в ) × (N вых / S вых 9
    Решение для N из с точки зрения входного шума, N из
    N из = (F × N из × S из ) / S из , где S из = G × S из
    приводит к
    N из = F × N из × G
    Средняя мощность модулирующего сигнала определяется как S = E b / T, где E b — энергия в битовом интервале в Вт-с, а T — битовый временной интервал в секундах.

    Зависимость средней мощности модулирующего сигнала от скорости передачи данных пользователя рассчитывается следующим образом

    1 / T = скорость передачи данных пользователя, R бит в Гц, что дает S in = E b × R бит
    На основании предыдущих уравнений отношение сигнал/шум на выходе устройства в терминах E b /N o равно
    S из / N из = (S из × G) / (N из × G × F) =
    S из / (N из × F) =
    (E b ×R бит )/(КТБ RF ×F) =
    (E b /КТФ)×(R бит /B RF ),
    где KTF представляет мощность шума (N или ) в 1-битном интервале.

    Следовательно,

    S вых / N вых = E b /N o × R бит / B RF
    Поскольку полоса пропускания RF, B RF , равна скорости передачи элементарных посылок W в системе с расширенным спектром, выигрыш в обработке (PG = W/R бит ) может быть определен как
    PG = B RF / R бит
    Следовательно, R бит / B RF = 1/PG, что приводит к выходному отношению сигнал/шум
    S из / N из = E b /N o × 1 / PG.
    Примечание. Для системы с нераспределенной полосой пропускания (то есть W = R бит ) значение E b /N o численно равно SNR.

    Уравнение чувствительности приемника

    Чтобы определить SNR для заданного уровня входного сигнала, найдите S в из уравнения коэффициента шума.
    F = (S из / N из ) / (S из / N из ) или F = (S в / N в ) × (N из / S из )
    S из = F × N в × (S из /N из )
    S в также можно выразить как
    S в = F × KTB RF × E b /N o × 1/PG
    В более удобной логарифмической форме возьмите 10 × log каждого члена, что дает единицы дБ или дБм.При коэффициенте шума NF (дБ) = 10 × log (F) это приводит к следующему уравнению чувствительности приемника
    Sin (дБм) = NF (дБ) + KTB RF (дБм) + E b /N o (дБ) — PG (дБ)

    Числовой пример

    Следующий пример относится к приемнику базовой станции сотовой связи WCDMA с расширенным спектром. Хотя уравнение чувствительности приемника верно для всех уровней входного сигнала, в этом примере используется максимальная указанная мощность входного сигнала при минимальной указанной чувствительности в процентах от коэффициента битовых ошибок (%BER) для данного E b /N о .Ниже приведены условия для этого числового примера:
    • Максимальный заданный уровень входного сигнала должен соответствовать минимальной заданной чувствительности системы для сигнала со скоростью передачи цифровых голосовых данных 12,2 кбит/с при -121 дБм.
    • Указанный BER (0,1%) может быть достигнут при значении E b /N o 5 дБ для модулированного сигнала QPSK.
    • Полоса пропускания РЧ равна частоте чипов, которая составляет 3,84 МГц.
    • КТБ RF (log) = 10 × log(1,381 × 10 -23 Вт/Гц/K × 290K × 3.84 МГц × 1000 мВт/Вт) = -108,13 дБм.
    • Для указанной скорости передачи данных пользователя R бит , равной 12,2 кбит/с, PG равен PG = R чип / R бит = 314,75 числовое или 25 дБ log .
    • Подстановка этих значений и решение для S out / N out = E b /N o × R бит / B RF дает отношение выходного сигнала к шуму как 2 5 дБ — = -20 дБ. Это показывает, что системы с расширенным спектром фактически работают с отрицательным SNR для расширенной полосы пропускания.
    Чтобы найти максимально допустимый коэффициент шума приемника, который соответствует минимальной заданной чувствительности, просто найдите NF max , используя уравнение чувствительности приемника.
    S in (дБм) = NF (дБ) + KTB RF (дБм) + E b /N o (дБ) — PG (дБ)
    Следующие шаги и Рис. 2 предоставляют дополнительные рекомендации по нахождению NF max :

    Шаг 1: Максимальный указанный входной сигнал РЧ при желаемой чувствительности составляет -121 дБм для WCDMA.

    Шаг 2: Вычтите значение E b /N o , равное 5 дБ, что дает максимально допустимый уровень шума в пользовательской полосе пропускания (12,2 кГц) -126 дБм.

    Шаг 3: Определите максимальный уровень шума в полосе частот несущей, добавив усиление обработки 25 дБ, что дает максимально допустимый уровень шума -101 дБм.

    Шаг 4: Вычтите максимально допустимый уровень шума из уровня входного шума устройства, в результате чего NF max = 7,1 дБ.


    Рисунок 2.

    Примечание. Если в конструкции приемника используется более эффективный детектор, для которого требуется только значение E b /N o , равное 3 дБ вместо 5 дБ, то для того же приемника можно получить уровень чувствительности приемника -123 дБм. NF макс. 7,1 дБ. С другой стороны, более высокое значение NF max , равное 9,1 дБ, все еще допустимо и соответствует максимальному заданному уровню входного сигнала -121 дБм при чувствительности для уменьшенного значения E b /N o .

    Заключение

    Используя уравнение чувствительности приемника,
    S in (дБм) = NF (дБ) + KTB RF (дБм) + E b /N o (дБ) — PG (дБ)
    Используя определение коэффициента шума, проектировщики могут определять компромиссы параметров приемника в бюджете канала с расширенным спектром для любого заданного уровня входного сигнала, что делает его особенно полезным для определения чувствительности системы.

    Ссылки

    1. Справочник по проектированию систем CDMA , Джонг Сэм Ли и Леонард Э. Миллер, издательство Artech House, 1998.
    2. CDMA RF System Engineering , Samuel C. Yang, Artech House Publishers, 1998.
    © , Максим Интегрейтед Продактс, Инк.
    Содержание этой веб-страницы защищено законами об авторском праве США и других стран. Для запросов на копирование этого контента, свяжитесь с нами.
    ПРИЛОЖЕНИЕ 1140:
    ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ 1140, АН1140, АН 1140, АРР1140, Приложение1140, Приложение 1140

    maxim_web:en/products/analog/data-converters,maxim_web:en/products/power/display-power-control/display-drivers,maxim_web:en/products/comms/wireless-rf/hs-data-converters,maxim_web :en/products/comms/wireless-rf,maxim_web:en/products/analog/data-converters/da-converters/high-speed-dacs

    maxim_web:en/products/analog/data-converters,maxim_web:en/products/power/display-power-control/display-drivers,maxim_web:en/products/comms/wireless-rf/hs-data-converters,maxim_web :en/products/comms/wireless-rf,maxim_web:en/products/analog/data-converters/da-converters/high-speed-dacs

    Чувствительность беспроводного приемника – Аналоговые/РЧ IntgCkts

    [Не удалось найти файл(ы) библиографии

    Чувствительность приемника определяется как минимальная мощность сигнала (P i,min ), при которой приемник может обнаружить сигнал, обеспечивая при этом адекватное отношение сигнал-шум на аналоговом выходе приемника (BER на цифровом выходе приемника).

    Это минимальная обнаруживаемая мощность сигнала (MDS). В многостандартном приемнике требования к чувствительности различаются в зависимости от режима работы, диапазона, полосы пропускания и т. д.
    Например,

    1. Стандарт GSM требует минимальной чувствительности -102 дБм
    2. Минимальные требования к чувствительности
    3. LTE Band-2: -102,7 дБм для режима полосы пропускания 1,4 МГц и -92 дБм для режима полосы пропускания 20 МГц. Требования к чувствительности варьируются в LTE от полосы к полосе и в зависимости от полосы пропускания.

    В этом посте давайте рассмотрим расчет чувствительности приемника с использованием kTB, коэффициента шума и SNR приемника.Расчеты чувствительности GSM и чувствительности WLAN объясняются на примерах.


    Коэффициент шума приемника определяется как

    (1)  

    где,
    – ОСШ на входе приемника
    – ОСШ на выходе приемника

    Минимальное отношение сигнал-шум, требуемое на выходе приемника, получено из расчетов или моделирования на уровне системы.

    SNR на входе (SNR i ) приемника определяется мощностью входного сигнала (P i ) и уровнем шума (NFloor).

    (2)  

    Минимальный уровень шума на входе приемника в основном обусловлен тепловым шумом. Доступная мощность теплового шума при температуре и эквивалентной шумовой полосе определяется как . Эталонная температура 290K используется для расчета минимального уровня шума. В , . Поэтому минимальный уровень шума указан как

    .

    (3)  

    где — полоса пропускания приемника в Гц.

    Используя уравнения (1) – (3), коэффициент шума приемника определяется как

    (4)  

    Из уравнения (4), зная коэффициент шума и минимальное требование SNR приемника, мы можем рассчитать чувствительность приемника как

    (5)  

    Из приведенного выше уравнения видно, что чувствительность зависит от полосы пропускания приемника, коэффициента шума приемника и SNR (или BER) на выходе приемника.Полоса пропускания приемника не совпадает с пропускной способностью канала. Полоса пропускания приемника в основном определяется фильтром промежуточной частоты или фильтром выбора канала, а также множеством других параметров.

    Для проектировщиков схем проектный переменный коэффициент шума представляет интерес, а не чувствительность приемника. Для стандарта связи с заданной чувствительностью приемника уравнение (4) полезно для определения коэффициента шума приемника. Затем, используя уравнение Фрисса, можно распределить коэффициент шума для каждого блока в каскадной цепи.

    Пример: чувствительность приемника GSM

    Рассчитайте чувствительность приемника GSM с коэффициентом шума 10 дБ и минимальным SNR на выходе приемника 10 дБ.
    Предположим, что в мощности входного шума преобладает тепловой шум, а полоса пропускания Rx составляет 200 кГц. Тогда минимальный уровень шума на входе приемника равен
    . Тогда чувствительность приемника равна

    .

       

     

    В случае цифровых приемников чувствительность определяется как минимальный уровень мощности, при котором приемник демодулирует принятые данные с указанным значением BER, FER или PER или ниже этого значения.Максимальный BER определяет минимальное выходное SNR (SNR o,min ), необходимое для удовлетворительного воспроизведения или демодуляции полезного сигнала.

    Соотношение между SNR и BER на выходе приемника определяется как

    (6)  

    R – Скорость передачи данных
    B – Полоса пропускания канала
    E b /N o – Отношение энергии на бит к спектральной плотности мощности шума

    BER как функция E b /N o показан на рисунке 1.Учитывая схему модуляции и требуемый BER, выберите значение E b /N o из рисунка 1 и вычислите требуемое выходное SNR, используя уравнение (6).

    Рисунок 1. Теоретический BER по сравнению с AWGN для различных методов цифровой модуляции
    Изображение предоставлено: Gaussian Waves

    Пример: чувствительность приемника WLAN

    Рассчитайте требуемый коэффициент шума приемника WLAN для обнаружения сигнала 64QAM, несущего данные со скоростью 54 Мбит/с. Предположим, что чувствительность приемника равна -65 дБм.

    Стандарт IEEE

    определяет чувствительность приемника WLAN[?]. Проще говоря, чувствительность приемника WLAN 802.11a можно определить как «минимальный уровень сигнала, при котором приемник обнаруживает и демодулирует сигнал с PER 10% или менее».

    Вероятность того, что пакет получен правильно()

    (7)  

    где вероятность того, что пакет будет принят ошибочно.
    — это вероятность ошибочного приема бита и длина пакета.

    Для PER < 10%, , .

    Из графика BER по сравнению с E b /N o , показанного на рисунке 1, для сигнала 64QAM, соответствующего BER 3×10 -5 , E b /N o составляет 17 дБ.

    Каждая поднесущая кодирует 6 бит, поэтому 48 поднесущих кодируют 288 бит. Продолжительность символа OFDM составляет 4 секунды. Поэтому

    Окончательное ОСШ на выходе приемника

    (8)  

    Из уравнения (4) мы можем вычислить NF приемника WLAN как

    В приведенной ниже таблице показана минимальная требуемая чувствительность WLAN 802.11а приемник с разной скоростью передачи данных[?].

    Скорость передачи данных (Мбит/с) 6 9 12 18 24 36 48 54
    Чувствительность Rx (дБм) -82 -81 -79 -77 -74 -70 -66 -65

    Ссылки


     

    Расчет эталонной чувствительности

    LTE, как она зависит от SNR, почему снижается пропускная способность на границе соты?

    Уровень мощности эталонной чувствительности LTE – это минимальная средняя мощность, принимаемая на антенный разъем, при которой пропускная способность должна составлять ≥ 95 % от максимальной пропускной способности для указанного эталонного измерительного канала.

    С точки зрения непрофессионала, это означает, что минимальный уровень мощности сигнала LTE, который мы подаем на разъем антенны базовой станции / UE и до тех пор, пока пропускная способность этого устройства не превышает или равна 95%, называется эталонным уровнем чувствительности. .

    Требуемый SNR

    Отношение сигнал-шум (SNR) – это отношение сигнал/шум, которое определяется как отношение мощности сигнала к мощности шума, часто выражаемое в децибелах. Здесь Required SNR означает, что минимальный уровень SNR требуется для декодирования типа сигнала LTE.Сигнал LTE может иметь разную кодовую скорость/модуляцию и т. д. Таким образом, для каждого типа сигнала LTE требуемое отношение сигнал/шум может различаться.

    Как видно из приведенной ниже таблицы, SNR требуется для различных типов сигнала LTE.

    Тепловой шум

    Шум Джонсона-Найквиста (иногда тепловой шум, шум Джонсона или Найквиста) неизбежен и создается случайным тепловым движением носителей заряда (обычно электронов) внутри электрического проводника, которое происходит независимо от приложенного напряжения.

    Тепловой шум приблизительно белого цвета, что означает, что его спектральная плотность мощности почти одинакова во всем частотном спектре.

    Тепловой шум в системе 50 Ом при комнатной температуре составляет -174 дБм/Гц.

    Шум Рисунок

    Коэффициент шума (NF) – это мера ухудшения отношения сигнал/шум (SNR), вызванного компонентами в сигнальной цепи. Это число, с помощью которого можно определить производительность усилителя или радиоприемника, при этом более низкие значения указывают на лучшую производительность.

    NF — это отношение входного SNR к выходному SNR устройства или цепи приемника. Выражается в дБ.

    Типичное значение NF для цепи приемника LTE составляет от 4 до 5 дБ.

    Расчет эталонной чувствительности (S)

    Теперь давайте объединим все термины, рассмотренные выше, в формулу эталонной чувствительности.

     S = тепловой шум + NF + 10*Log(полоса пропускания) + SNR

    Предположим, сигнал LTE имеет полосу пропускания 5 МГц, модуляцию QPSK и кодовую скорость 1/3.

    Из таблицы SNR соответствующее требуемое SNR составляет -1 дБ.

    Предположим, коэффициент шума цепи приемника LTE составляет около 5 дБ.

    S = -174 дБм/Гц + 5 дБ + 10*Log(5 МГц) + (-1 дБ)

     = -174 + 5 + 67 -1

    = -103 дБм

    Теперь, если вы увеличите модуляцию до 16QAM с кодовой скоростью 2/3, требуемое SNR станет 11,3 дБ (согласно таблице в разделе SNR).

    Итак, S = -174 + 5 + 67 + 11,3

      = -90,7 дБм

    Как видим, при большей модуляции уровень чувствительности снижается.Таким образом, на границах соты, где уровень сигнала уже низкий, таким образом, UE назначаются более низкие модуляции для поддержания связи с базовой станцией, и, таким образом, с более низкой модуляцией на границах соты пропускная способность UE также снижается.

    Это очень простой расчет эталонной чувствительности. В реальной системе есть много других факторов, влияющих на эталонные уровни чувствительности, которые мы обсудим в следующих постах.

    Радиоприемник SNR » Примечания по электронике

    Отношение сигнал/шум, SNR, S/N, используется для определения характеристик чувствительности оборудования радиосвязи, особенно на ВЧ.Он использует простую формулу для расчета SNR.


    Чувствительность радиоприемника Включает:
    Основы чувствительности приемника Сигнал-шум СИНАД Коэффициент шума, NF Шумный этаж Взаимное смешивание


    Отношение сигнал/шум, ОСШ или отношение сигнал/шум — один из самых простых методов измерения чувствительности радиоприемника.

    Отношение сигнал/шум определяет разницу в уровне между сигналом и шумом для данного уровня сигнала.Чем меньше шум, создаваемый приемником, тем лучше отношение сигнал/шум.

    Как и при любом измерении чувствительности, рабочие характеристики радиоприемника в целом определяются рабочими характеристиками входного каскада ВЧ-усилителя. Любой шум, создаваемый первым РЧ-усилителем, будет добавлен к сигналу и усилен последующими усилителями в приемнике.



    Отношение сигнал/шум видео-радиоприемника, SNR

    Поскольку шум, вносимый первым ВЧ-усилителем, будет усиливаться больше всего, этот ВЧ-усилитель становится наиболее важным с точки зрения общей конструкции ВЧ-схемы для характеристик чувствительности радиоприемника.

    Соответственно, основное внимание при проектировании радиочастотной схемы для любого радиоприемника должно быть сосредоточено на начальных этапах радиосвязи, поскольку они оказывают наибольшее влияние на отношение сигнал/шум.

    Приемник любительского радиопередатчика, чувствительность которого указана как отношение сигнал/шум

    Понятие отношения сигнал/шум SNR

    Хотя существует множество способов измерения характеристик чувствительности радиоприемника, отношение сигнал/шум или SNR является одним из самых простых и используется в различных приложениях.

    Концепция отношения сигнал-шум также используется во многих других областях, включая аудиосистемы и многие другие области схемотехники.

    Отношение сигнал/шум сигнала в системе легко понять, и поэтому оно широко используется во многих областях.

    Однако он имеет ряд ограничений, и хотя он широко используется, часто используются и другие методы, включая коэффициент шума. Тем не менее, отношение сигнал/шум или SNR является важной характеристикой и широко используется в качестве меры производительности многих радиочастотных цепей, особенно для чувствительности радиоприемника

    . Спектр белого шума

    Разница обычно отображается как отношение между сигналом и шумом, S/N, и обычно выражается в децибелах.Поскольку уровень входного сигнала, очевидно, влияет на это соотношение, необходимо указать уровень входного сигнала. Обычно это выражается в микровольтах. Обычно указывается определенный входной уровень, необходимый для обеспечения отношения сигнал/шум 10 дБ.

    Определение отношения сигнал/шум

    Часто бывает полезно иметь краткое определение отношения сигнал/шум, так как это может облегчить проверку общих характеристик в листах данных радиоприемника.

    Определение отношения сигнал/шум радиоприемника:

    Отношение сигнал/шум для радиоприемника – это разница между полезным сигналом и фоновым шумом для заданного уровня входного сигнала, в заданной полосе пропускания и для определенного типа модуляции – если используется амплитудная модуляция, то глубина модуляции должна быть указано.

    Это определение отношения сигнал-шум объясняет различные элементы отношения сигнал-шум, которые необходимо проверять при просмотре любой спецификации SNR в технических характеристиках и т. д.

    Формула отношения сигнал/шум

    Отношение сигнал/шум – это отношение полезного сигнала к нежелательному фоновому шуму. Его можно выразить в самой простой форме, используя приведенную ниже формулу отношения сигнал/шум:

    .

    Обычно отношение сигнал/шум выражается в логарифмическом масштабе с использованием децибел по следующей формуле:

    SNR(дБ)=10log10(PsignalPnoise)

    Если все уровни выражены в децибелах, то формулу можно упростить до следующего уравнения:

    SNR(дБ)=Pсигнал(дБ)-Pшум(дБ)

    Уровни мощности могут быть выражены в таких единицах, как дБм (децибелы относительно милливатт) или в каком-либо другом стандарте, по которому можно сравнивать уровни.

    Влияние полосы пропускания на SNR

    Ряд других факторов, помимо базовых характеристик телевизора, может влиять на отношение сигнал/шум, характеристики SNR. Во-первых, это фактическая пропускная способность приемника. Поскольку шум распространяется по всем частотам, оказывается, что чем шире полоса пропускания приемника, тем выше уровень шума. Соответственно, необходимо указать полосу пропускания приемника.

    Точнее, мощность шума можно рассчитать:

    Где:
        k = постоянная Больцмана
        T = температура в абсолютных градусах
        R = сопротивление цепи

    Следует отметить, что уровень шума не зависит от импеданса системы, поскольку мощность шума пропорциональна только постоянной Больцмана, ширине полосы частот и температуре.

    Для технических характеристик радиоприемника главным аспектом является ширина полосы измерения.

    Собственно по этой причине при приеме слабых сигналов в системе радиосвязи полоса пропускания уменьшается до минимального уровня, соответствующего приему сигнала с его боковыми полосами. Это снижает тепловой шум, а также внеканальные помехи.

    Измерение отношения сигнал/шум

    Способ, которым измеряется отношение сигнал/шум, относительно прост – требуется небольшое испытательное оборудование, и метод довольно прост.

    Оборудование, необходимое для проведения испытаний, состоит из двух испытательных приборов. Основным из них является генератор радиочастотных сигналов. Очевидно, что этот тестовый прибор должен иметь частотный диапазон, который покрывает радиочастотный диапазон. Должна быть также предусмотрена возможность точной регулировки выходного уровня примерно до ожидаемого уровня чувствительности тестируемого радиоприемника и ниже его без какой-либо утечки сигнала вокруг конечного аттенюатора в генераторе. Генератор радиочастотных сигналов также должен иметь выходное сопротивление, подходящее для радио – обычно 50 Ом

    Другой необходимый измерительный прибор — это вольтметр истинного среднеквадратичного значения, который может измерять выходной аудиосигнал радиостанции.

    Тестовая установка для измерения отношения сигнал-шум

    При выключенном сигнале генератора на приемник подается согласование 50 Ом, и аудиометр обнаружит шум, создаваемый самим приемником. Этот уровень отмечается и включается сигнал. Его уровень регулируется до тех пор, пока измеритель уровня звука не покажет уровень, который на 10 дБ выше, чем просто шум сам по себе. Уровень генератора такой, какой требуется для обеспечения отношения сигнал/шум 10 дБ.

    Последнее утверждение было не совсем верным.В то время как первое показание шума достаточно точное, второе показание сигнала также включает некоторый шум. В связи с этим многие производители указывают немного другое соотношение: сигнал плюс шум к шуму (S+N/N). На практике разница не особенно велика, но соотношение С+Ш/Ш более правильное.

    Сигнал также должен быть на низком уровне, и, если возможно, автоматическая регулировка усиления должна быть отключена, иначе результаты могут быть искажены.

    На что следует обратить внимание при измерении отношения сигнал/шум

    SNR, отношение сигнал-шум — это очень удобный метод количественной оценки чувствительности приемника, но есть некоторые моменты, на которые следует обратить внимание при интерпретации и измерении отношения сигнал-шум.

    Чтобы исследовать их, необходимо посмотреть, как выполняются измерения отношения сигнал/шум, SNR. В качестве источника сигнала для приемника используется калиброванный генератор радиочастотных сигналов. Он должен иметь точный метод установки уровня выходного сигнала до очень низких уровней сигнала. Затем на выходе приемника используется действующий среднеквадратический вольтметр переменного тока для измерения выходного уровня.

    • S/N и (S+N)/N   При измерении отношения сигнал/шум есть два основных элемента измерения.Один уровень шума, а другой сигнал. Из-за того, как проводятся измерения, часто измерение сигнала также включает шум, т. е. это измерение сигнала плюс шум.

      Обычно это не слишком большая проблема, поскольку предполагается, что уровень сигнала намного больше шума. Ввиду этого некоторые производители приемников указывают немного другое соотношение: а именно: сигнал плюс шум к шуму (S+N/N). На практике разница невелика, но соотношение С+Ш/Ш более правильное.

    • ЧР и ЭДС   Иногда в спецификации уровня генератора сигналов упоминается, что это либо ЧР, либо ЭДС. На самом деле это очень важно, потому что между двумя уровнями существует коэффициент 2:1. Например 1 мкВ ЭДС. и 0,5 мкВ PD одинаковы.

      ЭДС (электродвижущая сила) представляет собой напряжение холостого хода, а ЧР (разность потенциалов) измеряется при нагрузке генератора. В результате того, как работает схема уровня генератора, предполагается, что была применена правильная (50 Ом) нагрузка.Если нагрузка не этого значения, то будет ошибка. Несмотря на это, большая часть оборудования будет принимать значения в PD, если не указано иное, но всегда стоит проверить, если это возможно.

    Характеристики соотношения сигнал/шум

    Отношение сигнал/шум часто является одним из параметров, подробно описанных в спецификации или техническом описании радиоприемника.

    Чтобы спецификация имела смысл, в ней должны быть указаны различные элементы и условия испытаний.

    • Само отношение сигнал-шум:   Очевидно, что это базовая спецификация, и это разница между полезным сигналом и шумом.

    • Уровень сигнала:   Уровень сигнала оказывает большое влияние на отношение сигнал/шум, поэтому уровень сигнала должен быть указан. Обычно при указании уровня чувствительности в терминах SNR указывается уровень входного сигнала, необходимый для получения отношения сигнал/шум фиксированного значения, обычно 10 дБ.

    • Ширина полосы:   Поскольку ширина полосы напрямую влияет на уровень шума, она должна быть указана в спецификации. Используемые значения полосы пропускания обычно относятся к используемым типам модуляции, часто 6 кГц для AM, 3 кГц для SSB и уже для Морзе.

    • Модуляция:  Отношение сигнал/шум будет зависеть от используемого типа модуляции. Обычно соотношение сигнал/шум используется для AM и SSB.

      Кроме того, установлено, что при использовании AM влияет уровень модуляции. Чем больше уровень модуляции, тем выше звук на выходе приемника. При измерении шумовых характеристик измеряется аудиовыход приемника и, соответственно, влияет уровень модуляции AM. Обычно для этого измерения выбирается уровень модуляции 30%.

    • Температура :   Теоретически температура влияет на уровень шума, поскольку большая часть шума приемника является тепловым.Следовательно, температура оказывает влияние, но на самом деле предполагается, что температура равна комнатной температуре, 20°C.

    • ЧР/ЭДС:   В спецификациях должно быть указано, является ли уровень входного сигнала ЧР или ЭДС. На практике это делается редко, и обычно предполагается, что измерением является разность потенциалов.

    • Частота:   В большинстве спецификаций чувствительности отношения сигнал/шум, используемых в спецификациях радиоприемников, отношение сигнал/шум дается для различных частотных диапазонов.Поскольку чувствительность самого радиоприемника будет различаться для разных частот и диапазонов, необходимо придать цифрам чувствительности подходящие точки.

    Сравнительные характеристики отношения сигнал/шум для разных приемников довольно стандартны, обычно производительность указывается для заданных параметров. Обычно указывается входное напряжение для отношения сигнал/шум 10 дБ.

    Для приемника ВЧ-радиосвязи обычно можно ожидать увидеть цифру в районе 0.5 мкВ для отношения сигнал/шум 10 дБ в полосе частот 3 кГц для SSB или Морзе. Для AM можно увидеть значение 1,5 мкВ для отношения сигнал/шум 10 дБ в полосе частот 6 кГц при модуляции 30%.

    Поскольку чувствительность будет варьироваться в зависимости от используемого типа модуляции, полосы пропускания и частотных диапазонов, покрываемых радио, часто дается таблица с цифрами, покрывающая все необходимые комбинации.

    Хотя существует множество параметров, которые используются для определения характеристик чувствительности радиоприемников, отношение сигнал/шум является одним из самых основных и простых для понимания.Поэтому он широко используется для многих радиоприемников, используемых в приложениях, варьирующихся от приема радиопередач до стационарной или мобильной радиосвязи.

    Другие основные темы радио:
    Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частоты Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы ВЧ-фильтры РЧ циркулятор Типы радиоприемников Суперхет радио Избирательность приемника Чувствительность приемника Приемник с сильным сигналом Динамический диапазон приемника
        Вернуться в меню тем радио.. .

    Чувствительность приемника | Витекс

    Проверка чувствительности приемника

    Производители оптических приемопередатчиков и инженеры по сертификации тщательно тестируют модули, чтобы обеспечить соответствие стандартам и максимальную производительность в реальных полевых условиях. Глаз-маска передатчика и чувствительность приемника являются наиболее важными тестами для проверки работы приемопередатчика.

    Чувствительность приемника является ключевым параметром, влияющим на работу оптического трансивера.Он определяет способность модуля работать в суровых условиях и помогает сетевым операторам определить максимальный охват или запас канала, доступный в системе.

    Измерение чувствительности приемника

    Чувствительность определяется тем, насколько слабым может быть входной сигнал, прежде чем BER превысит определенное значение, определенное стандартами MSA. Стандарт определяет этот порог BER как значение, выше которого сигнал считается ухудшенным и непригодным для передачи данных.

    Для оптических приемопередатчиков важны два типа чувствительности приемника:

    1. Безударная чувствительность приемника, которая выражается двумя способами:
    • Средняя мощность (дБм)
    • ОМА (Wpp)
    1. Напряженная чувствительность приемника (SRS)

    Проверка чувствительности приемника без нагрузки выполняется простым подключением передатчика к приемнику через переменный оптический аттенюатор. Значения BER записываются относительно различных значений мощности приемника и, наконец, наносятся друг на друга.Для достижения определенного значения BER чувствительность (или мощность) приемника должна быть выше порогового значения, определенного стандартом MSA для ненагруженной чувствительности приемника.

    Тест чувствительности приемника под нагрузкой выполняется путем передачи ухудшенного сигнала по оптоволокну. Сигнал ухудшается из-за указания плохого коэффициента ослабления, добавления к сигналу различных типов джиттера и межсимвольных помех (ISI) и т. д. Модуль проходит тест, если измеренная минимальная мощность приема при конкретном BER остается на приемлемом уровне.

    Расчет чувствительности

    OMA можно рассчитать по средней мощности (Pavg) и коэффициенту экстинкции (re). Среднюю мощность можно легко измерить с помощью оптического измерителя мощности, а коэффициент ослабления можно измерить с помощью осциллографа. OMA можно рассчитать по следующей формуле:

     

    Где Pavg — средняя мощность,   — коэффициент экстинкции, P 1 — оптическая сила при включенном источнике света, а P 2 — оптическая мощность при выключенном источнике света.

    Типовая тестовая конфигурация для измерения чувствительности приемника к нагрузке

    Стандарт требует, чтобы OMA сигнала измерялась прямоугольной волной, а не PRBS (псевдослучайная двоичная последовательность), прежде чем применять ISI (межсимвольные помехи), SI (синусоидальные амплитудные помехи) и SJ (синусоидальный джиттер). При отсутствии прямоугольной волны OMA сигнала PRBS должен быть аппроксимирован его глазковой диаграммой, как показано ниже:

     

     

    В таблице ниже показано различное время, которое инженер-испытатель должен ожидать, чтобы увидеть 1 ошибку при определенной скорости передачи данных, чтобы достичь определенного BER.Например, для 100G LR4 для достижения 1 ошибки при BER 1,0E-12 человеку нужно ждать 39 секунд (или ~ 0,01 часа).

    Перед квалификацией приемопередатчика рекомендуется провести тщательное тестирование чувствительности. Тестирование SRS полезно для проверки поставщиков приемопередатчиков и обеспечения оптимальной работы оборудования в наихудших условиях.

    Инженеры

    Vitex обладают достаточным опытом, чтобы ответить на ваши вопросы о тестировании приемопередатчиков. Свяжитесь с нами для проблем и вопросов.

    Требуемая чувствительность поля и приемника

    Требуемая чувствительность поля и приемника

    Обязательное поле и приемник Чувствительность
    SoftWright Home

    Q : В чем разница между значениями в TAP для Требуемая чувствительность поля и приемника»?

    A: Значение обязательного поля и чувствительность приемника (иногда называется пороговым значением приемника) являются связанными значениями, но служат разным целей.

    Обратите внимание, что все значения в этом пример предназначен только для демонстрационных целей. Вы должны определить подходящие настройки для вашего приложения.

      Приемник Чувствительность — это указанное производителем требование для входа приемник, необходимый для минимальной работы. Обычно это указывается как входная мощность (например, 110 дБм) или напряжение (например, 0,7 мкВ) в приемник импеданс (обычно 50 Ом).Это значение, которое должно быть достигнуто в входные клеммы приемника для пригодного для использования сигнала. Это значение вычисляется в входные клеммы, после соответствующие коэффициенты усиления (например, коэффициент усиления антенны) и потери (линии электропередачи, потери в зданиях и т.д.). Значение основано на конкретный тип или модель оборудования.

      Получено Уровень сигнала (или RSL) — это расчет того, какая мощность (или напряжение) фактически доступны на входных клеммах приемника.Это значение зависит от конкретной конфигурации приемника (усиление антенны, внутренние потери) и среды приемного оборудования (корпусные потери, корпусные потери и т.п.). Обслуживание в конкретном месте зависит от того, равен ли RSL или нет. превышает указанную производителем чувствительность приемника.

      Поле Сила (иногда называемая интенсивностью поля) — это уровень напряженности поля. (обычно в дБ свыше одного микровольта на метр, dBuV/м, сокращенно dBu) при место, которое индуцирует напряжение в антенне приемника.Это напряжение, корректируется усилением антенны и потерями, связанными с приемником (внутренний и внешний) подается на входные клеммы приемника и приводит к мощности, подаваемой на приемник.

      Обязательно Поле — это значение, рассчитанное TAP (в dBu), необходимое в любом месте для индуцировать необходимое напряжение в антенне в этом месте и производить RSL необходимые для работы ресивера.

    Как описано в статье Required Field Value , Преимущество вычисления охвата в значениях напряженности поля заключается в том, что поле значение силы в dBu в каждом месте не зависит от приемника чувствительность, коэффициент усиления антенны, внутренние потери и потери на окружающую среду и т. д.Ты сможешь вычислить исследование покрытия один раз, затем применить требуемые значения поля применимо к различному аппаратному обеспечению приемника (значение чувствительности, коэффициент усиления антенны, линейный потерь) и окружающей среды (потери тела, в зданиях, вне зданий, д.), чтобы увидеть, при каких условиях передаваемый сигнал будет обеспечивать адекватное ресивер в рабочем состоянии.

    В TAP вы можете отобразить рассчитанное покрытие как поле сила в dBu (показывает уровни сигнала, независимые от приемника конфигурации) или как входная мощность в дБм (показывая услугу для конкретного приемник, антенна и окружающая среда).

    Это обсуждение относится как к освещению (или Talkout), исследования, рассматривая базовую станцию ​​или стационарное средство в качестве передатчика и мобильное устройство в качестве приемника, и это относится к исследованиям Talkback с использованием мобильное устройство в качестве передатчика и первичный приемник стационарного средства конфигурации (усиление антенны, потери в линии, чувствительность приемника и т. д.) для получить единицу. Для исследований Talkback у вас есть возможность включить потери (тело, здание и т.) в разделе мобильного передатчика Мобильный объект запись, чтобы включить эти потери в исследование Talkback, а также мобильные потери в приемнике, учитываемые в исследовании Talkout.

     

    Copyright 2011 by SoftWright LLC

    Чувствительность приемника

    Чувствительность приемника

    Передаваемый сигнал в конце концов достигает приемника. Там результаты зависит от чувствительности приема этого устройства — т.е.д., минимум мощность, необходимая для обработки поступающих кадров на заданной скорости канала. Получать Чувствительность — это заданная характеристика устройства 802.11, которая может варьироваться. по продуктам.

    Сила сигнала измеряется по логарифмической шкале, выраженной в децибелы. Чем выше сигнал, тем лучше производительность беспроводная сеть. На стороне клиента Covera Zone записывает индикатор силы принятого сигнала или RSSI, о котором сообщает беспроводное клиентское устройство.На типичная WLAN, RSSI будет варьироваться от -20 дБм (очень близко к точке доступа) до -95 дБм (вдали от точки доступа). В следующей таблице показана чувствительность порог для типичного сетевого устройства 802.11b/g. Предполагая запас в 10 дБм для учета неизбежных колебаний RSSI в ссылочном бюджете, Текущее поколение устройств 802.11b/g может поддерживать беспроводную подключение для сигнала сильнее -84 дБм. Тем не менее, хорошее соединение требуется не менее -75 дБм.

    Таблица2.Чувствительность приемника для типичного беспроводного клиента 802.11b/g Сетевая карта

    Мощность сигнала (RSSI) Скорость соединения Теоретический диапазон свободного пространства (метры) Теоретический диапазон свободного пространства (футы)
    -94 дБм 1 Мбит/с 1543 470
    -93 дБм 2 Мбит/с 1375 419
    -92 дБм 5.5 Мбит/с 1226 374
    -86 дБм 6 Мбит/с 614 187
    -86 дБм 9 Мбит/с 614 187
    -90 дБм 11 Мбит/с 974 297
    -86 дБм 12 Мбит/с 614 187
    -86 дБм 18 Мбит/с 614 187
    -84 дБм 24 Мбит/с 488 149
    -80 дБм 36 Мбит/с 308 94
    -75 дБм 48 Мбит/с 173 53
    -71 дБм 54 Мбит/с 109 33

    Учитывая приведенную выше спецификацию чувствительности клиента, мы можем рассчитать теоретический диапазон точки доступа, сделав следующие предположения:

    • точка доступа передает при EIRP = 100 мВт = 20 дБм
    • распространение потерь в свободном пространстве (т.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *