无线电接收器灵敏度

无线电接收器的灵敏度是任何无线电通信系统等的关键操作参数,并且受系统噪声的限制。beplayer体育官网


无线电接收器敏感性包括:
接收器灵敏度基础信号与噪声比辛德噪音图,NF噪音相互混合


无线电接收器的灵敏度决定了可以成功接收器的最弱信号。无论是用于接收载有音频的无线电信号,随着信号落入噪声而聆听质量的恶化,还是位误差率上升和吞吐量下降的数据信号,信号与噪声比在任何RF电路设计中都很重要。

这样,无线电接收器敏感性是一个关键参数,对任何无线电通信,广播或其他系统的性能产生影响。beplayer体育官网

实际上,任何无线电接收器的两个主要要求都应该能够将一个站与另一个站点分开,即选择性和灵敏度,以便可以将信号带到噪声高于噪声的足够水平上,以便能够使用所应用的调制到已发射的载体。结果,在RF电路设计期间,接收器设计师使用许多参数进行战斗,以确保这两个要求和许多其他要求都满足。

白噪声
白噪声谱

任何收音机的RF设计都要求整个电路设计以及电子组件在其他设计限制内提供最佳性能。

指定灵敏度性能的方法

由于任何接收器的RF灵敏度性能至关重要,因此必须能够以有意义的方式指定它。使用了许多方法和功绩数字,取决于设想的应用程序:

  • 信号与噪声比:这是给定信号水平与系统内噪声的直接比较比,也是无线电接收器灵敏度的有用度量。通常,尽管SNR倾向于用于HF收音机。通常,敏感性规范无线电接收器是根据所述输入电压给出的,以使信号与噪声比为10dB。尽管10dB是使用的标准比率,但有时可能会使用15dB或其他数字。

    阅读更多有关。。。。信号与噪声比,SNR。

  • 辛德:该接收器敏感性测量比简单的信号与噪声比,SNR稍微更正式化,并且还包括变形以及测量中的噪声。

    SINAD通常与VHF FM收音机和手持式 /对讲机一起使用,就像用于短距离无线电通信的vHF /对话。beplayer体育官网尽管它倾向于广泛用于VHF / UHF FM收音机,但Walkie对话和其他用于无线电通信应用程序的组合,也可以用于AM和SSB。beplayer体育官网

    阅读更多有关。。。。sinad,发出信号和失真。

  • 噪声因子:此RF接收器的测量比较了单元添加的噪声 - 这可能是系统中的放大器或其他单元,也可以是完整的接收器。通常以一种用于比较水平的分贝的格式可见噪声因子,因此被称为噪声图。。。。。。
  • 噪声图:单元或系统的噪声图或噪声因子的对数版本。它被广泛用于接收器的灵敏度和噪声性能的规格,系统中或整个系统中的元素。

    阅读更多有关。。。。噪音图。

  • 载体与噪声比,CNR:载体与噪声比是调制信号的信噪比(SNR)。该术语不及SNR的广泛使用,但是当需要在射频传递信号和解调后的模拟传递信号和模拟基本频段信号方面区分性能时,可以使用。
  • 最低可辨认信号,MDS:最小可检测或最小可识别信号是无线电接收器可以检测到的最小信号级别,即可以通过其模拟和数字信号链来处理的信号级别,并由接收器解调,以在输出时提供可用的信息。
  • 误差向量幅度,EVM:误差向量幅度,EVM是一种可以用于量化数字无线电发射器或接收器的性能的度量。通过绘制信号的同相和正交元素的位置,可以生成所谓的星座图。

    星座图上的各种要点设置为识别各种数字状态。在理想链接中,发射器应生成数字数据,以使其尽可能接近这些点 - 链接不应降低信号,以使实际接收的数据不落在这些点上,并且接收器也不应降低这些位置。

    实际上,噪声进入系统,收到的数据并不完全落在这些位置上。误差矢量幅度是衡量距离实际接收数据元素的理想位置多远的量度。有时EVM也可能被称为接收星座误差RCE。误差矢量幅度广泛用于现代数据通信,包括Wi-Fi,移动 /蜂窝和许多物联网系统。beplayer体育官网

  • 位错误率,BER:位错误率是用于数字系统的测量形式。随着信号级别下降或链路质量的下降,因此变速箱中的错误数量增加 - 位误差。测量位误差率可以指示信号与噪声比的指示,但通常以数字域更有用。

所有接收器敏感性规范方法都使用这样一个事实,即无线电接收器的灵敏度的限制因子不是可用的放大级别,而是存在的噪声级别,无论是在无线电接收器中还是外部产生的噪声水平。

专业超近地型无线电接收器类型
专业超级近距离广播接收器类型
图像提供ICOM UK

噪音

如今,技术已经无法在无线电接收器中实现很大的放大没有问题。这不是限制因素。在任何接收站或无线电通信系统中,限制因素是噪声 - 弱信号不受实际信beplayer体育官网号级别的限制,而是噪声掩盖它们。这种噪音可能来自各种来源。它可以被天线拾取,也可以在无线电接收器中生成。

示波器上看到的噪声
示波器上看到的噪声

已经发现,随着频率的增加,从天线的接收器向外部接收的噪声水平。在HF和低于此的频率下,银河系,大气和人造噪声的组合相对较高,这意味着使接收器特别敏感没有意义。通常,无线电接收器的设计使得内部产生的噪声远低于任何接收的噪音,即使对于最安静的位置也是如此。

在30 MHz以上的频率下,噪声水平开始达到无线电接收器中产生的噪声变得越来越重要的点。通过提高无线电接收器的噪声性能,可以检测到较弱的信号。


注意电气 /电子和RF噪声:

所有电子和RF电路中都存在噪声。它对性能的许多方面都有限制。噪音来自许多原因和来源。了解存在哪种噪声形式,并使系统性能量身定制,以确保可以最大程度地减少噪声的影响。

阅读更多有关电气 /电子和RF噪声。


钥匙RF设计指针低噪声

在任何接收器中,必须在RF电路设计开始时考虑噪声性能及其灵敏度。基本的RF设计概念将控制可以实现的最佳灵敏度性能。在设计开始时做出的决定可以限制可以实现的总体绩效。

就任何接收器的噪声性能而言,它是最关键的第一阶段或前端。在前端,信号级别处于最低水平,甚至少量的噪声也可以与传入信号相媲美。在无线电接收器的后期阶段,信号将被放大,并且会更大,因此噪声的效果将较小。因此,重要的是,前端的噪声性能对其噪声性能进行了优化。

因此,无线电接收器中第一个射频放大器的噪声性能非常重要。正是该电路的性能对于确定整个无线电接收器的性能至关重要。为了实现无线电接收器第一阶段的最佳性能,在RF电路设计期间可以采取许多步骤。这些包括:

  • 电路拓扑的确定任何设计的第一步是决定要使用的电路类型。是否要使用常规的常见发射极样式电路,甚至应该使用公共基础。决策将取决于因素,包括匹配输入和输出阻抗,所需的增益水平以及要使用的匹配安排。
  • 确定所需的增益虽然看来从这个阶段可能需要最大的增益水平来最大程度地减少以后所需的放大级别,并以这种方式确保优化噪声性能,但并非总是如此。这样做的主要原因有两个。

    首先是,电路的噪声性能可能会通过需要太高的增益来损害。

    其次,它可能导致无线电接收器的后期阶段过载,这可能会降低整体性能。因此,必须从需要优化此阶段的噪声性能的事实中确定所需的增益水平,其次,以确保接收器的后期阶段不会超载。

  • 选择活动设备RF电路设计中使用的活动设备和其他电子组件的类型也很重要。通常有两个决定,无论电路设计是否应该基于双相连接晶体管的使用,还是使用野外效应晶体管。

    做出了基本的RF设计决策后,显然有必要决定实际设备,应将其指定为低噪声设备。双极晶体管和FET的噪声性能通常在数据表中指定,并且特殊的高性能低噪声设备可用于RF电路设计应用。

  • 通过活动设备确定电流电台接收器的第一阶段的RF电路设计必须谨慎进行。为了从带宽和增益方面获得所需的RF性能,可能有必要以相对较高的电流水平运行设备。这并不总是有利于获得最佳噪声性能。因此,必须仔细优化RF电路设计,以确保整个无线电接收器的最佳性能。
  • 优化阻抗匹配为了获得整个无线电接收器的最佳噪声性能,有必要优化阻抗匹配。可以认为有必要获得完美的阻抗比赛。

    不幸的是,最佳噪声性能通常与RF放大器电路设计期间的最佳阻抗匹配不一致,因此有必要进行一些优化,以确保为无线电接收器实现最佳的总体性能。

  • 使用低噪声电阻这似乎是一个明显的陈述,但是除了选择低噪声活动设备外,还应考虑电路中其他电子组件。其他主要贡献者是电阻。如今,金属膜电阻器通常在这方面提供了良好的性能,并且可以根据需要使用。
  • 确保删除进入电路的电源噪声:电源会产生噪音。鉴于此,有必要确保无线电接收器电源产生的任何噪声都不会进入RF阶段。这可以通过确保在RF放大器的电源线上进行良好的过滤来实现。

这些是考虑优化无线电的灵敏度性能时要解决的主要RF电路设计注意事项 - 其他方面也需要解决并考虑。


无线电接收器灵敏度可以通过多种方式进行量化,但是无论使用什么方法,灵敏度都是成功操作的关键。产生的噪声越低,尤其是在前端阶段,那么信号就可以成功接收的信号越小。

因此,噪声性能以及无线电敏感性必须与其他因素保持平衡,包括强烈的信号性能和许多其他因素,因此以良好的敏感性设计无线电可能是一项艰巨的任务。

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