Чувствительность радиоприемного устройства кратко

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про чувствительность, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое чувствительность, чувствительность радиоприемного устройства , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Устройства приема и обработки радиосигналов, Передача, прием и обработка сигналов.

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

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

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

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

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

(дБм)

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 = 290 К) и линейной частью, к мощности шумов, создаваемых только эквивалентом антенны. Очевидно,

, (1)

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

Из (1) видно, что мощность сигнала, соответствующую его предельной чувствительности и отнесенную к единице полосы частот, можно выразить в единицах kT0:

, (2)

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. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Очевидно,, откуда

(3)

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

Для получения равенства мощностей сигнала и шумов необходима мощность

Чувствительность приемника характеризует его способность принимать слабые сигналы.

Количественно чувствительность оценивается двумя способами:

1) Минимальной ЭДС модулированного сигнала в эквиваленте приемной антенны или минимальной напряженностью поля . Такой случай характерен для приемников НЧ - ОВЧ, работающих с открытой антенной. используется для оценки чувствительности при применении магнитных и штыревых антенн;

2) Минимальной мощностью сигнала на входе приемника. Такой случай характерен преимущественно для приемников УВЧ и СВЧ.

В качестве эквивалента антенны применяют двухполюсники с усредненными параметрами, близкими к вероятным параметрам реальной антенны. На рисунке а) представлен эквивалент открытой антенны вещательных приемников НЧ - ВЧ, где R1=50 Ом; R2=320 Ом; C1=125 пФ; С2=400 пФ; L=20 мкГн.

На НЧ - СЧ из-за малости реактивного сопротивления XL можно использовать упрощенную схему (рис. б), а на ВЧ из-за большого XL и малых и эквивалент содержит только сопротивление R0=R1+R2 (рис. в). Эквивалентом антенны в виде полуволнового вибратора служит резистор сопротивлением 75 Ом.

Pисунок 3.1.

Различают чувствительность: ограниченную усилением, реальную и пороговую чувствительность приемника.

а) Чувствительность, ограниченная усилением.

Чувствительность, ограниченная усилением, характерна для приемников со сравнительно малым усилением, принимающих сильные сигналы, т.е. в условиях, когда помехи мало влияют на прием. Она определяется при данной мощности на выходе приемника.

Для приемников аналоговых сигналов (например, звукового радиовещания) различают номинальную и нормальную выходную мощность. Номинальная мощность Pc.н. есть наибольшая мощность, соответствующая 100%-й глубине модуляции входного сигнала при нелинейных искажениях не выше заданной нормы. Нормальная мощность Рср соответствует 30%-й глубине модуляции входного сигнала и составляет 10% от Pc.н..

Определим чувствительность приемника, ограниченную усилением подключенного к эквиваленту открытой антенны при приеме АМ-сигналов.

Коэффициент усиления приемника

где m - коэффициент модуляции сигналов;

- эффективное напряжение несущей частоты сигнала в эквиваленте антенны;

- напряжение сигнала на выходе приемника.

Обозначим через напряжение , необходимое для создания на выходе приемника напряжения .

Тогда

(*)

Следовательно, чувствительность, ограниченная усилением, с ростом К повышается ( уменьшается).

Когда речь идет об оценке чувствительности, то часто под понимают напряжение на входе детектора , тогда

--

где К - коэффициент усиления ВЧ тракта приемника, расположенного до детектора.

б) Реальная и пороговая чувствительность.

Реальная чувствительность приемника учитывает влияние его собственных шумов и определяется минимальным уровнем сигнала на входе при заданных на выходе уровне сигнала и его превышении над шумом.

Пороговая чувствительность определяется при отношении сигнал/шум на выходе=1.

Для определения реальной чувствительности необходимо определить как влияет "К" на уровень шумов на выходе ( ). Для этого реальный шумящий приемник, подключенный к шумящему эквиваленту антенны, заменим нешумящим приемником с генератором собственных шумов , приведенных к его входу, который вместе с генератором шумов эквивалента антенны образует генератор суммарного шумового напряжения , приведенного к эквиваленту антенны с эффективным напряжением в полосе пропускания приемника

Pисунок 3.2.

Если , то с учетом (*)

При заданном в эквиваленте антенны необходимо обеспечить превышение сигнала . Отсюда реальная чувствительность .(+)

Pисунок 3.3.

На рисунке нанесены зависимости (*) и (+). Точка О их пересечения соответствует критическому коэффициенту усиления Ккр.

При К<Ккр усиление мало, , а ,и реальная чувствительность ограничена усилением, т.е. совпадает с .

При К>Ккри, если , то ,что не соответствует определению понятия реальной чувствительности. Чтобы обеспечить равенство , надо увеличит до значения .

Это означает, что реальная чувствительность не зависит от К и определяется собственными шумами приемника. С увеличением К>Ккр растет, как и , а сохраняется постоянным.

Чувствительность приемника зависит от частоты настройки. При этом номинальная реальная чувствительность соответствует наибольшему значению .

Для вещательных приемников в зависимости от класса качества значения номинальной реальной чувствительности в диапазоне НЧ и СЧ лежат в пределах 50 ... 300 мкВ; в диапазоне ВЧ - 50 ... 200 мкВ; в диапазонах ОВЧ и УВЧ - 3...30 мкВ; для профессиональных слуховых приемников телеграфных сигналов диапазона ВЧ - до 0,1 мкВ; для TV приемников - 200 ... 500 мкВ.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• верность воспроизведения сообщений ,
• помехоустойчивость , помехоустойчивость технического устройства , помехоустойчивость системы , помехоустойчивость линии ,
• Избирательность (селективность)
• Стабильность работы

Статью про чувствительность я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое чувствительность, чувствительность радиоприемного устройства и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Устройства приема и обработки радиосигналов, Передача, прием и обработка сигналов

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про чувствительность