Чувствительность приемника
Чувствительность приемника характеризует его способность принимать слабые сигналы. Количественно чувствительность оценивают минимальной ЭДС модулированного сигнала в эквиваленте приемной антенны или минимальной напряженностью поля; минимальной мощностью сигнала на входе приемника. Первый случай характерен для приемников НЧ—ОВЧ, работающих с открытой антенной: минимальная напряженность поля используется для оценки чувствительности при применении магнитных и штыревых антенн; второй случай характерен преимущественно для приемников УВЧ и СВЧ. Различают: 1) Чувствительность, ограниченное усилением. Характерна для приемников, принимающих достаточно сильные сигналы, когда помехи слабо влияют на прием. Она определяется при заданной выходной мощности. Для приемников аналоговых сигналов различают номинальную и нормальную выходные мощности. Номинальная мощность - максимальная выходная мощность, соответствующая 100 процентной глубине модуляции входного сигнала при коэффициенте нелинейных искажений меньше заданной нормы. Нормальная мощность соответствует 30 процентной глубине модуляции и составляет 10 процентов от номинальной. В этом заключается проблема АМ видов модуляции.
2) Реальная чувствительность. Учитывает влияние собственных его шумов и определяется минимальным уровнем сигнала на входе приемника при заданном превышении его над шумами на выходе приемника. h-отношение сигнал/шум в выходном сигнале. Чувствительность приемника зависит от его коэффициента усиления К, уровня собственных шумов , приведенных ко входу антенны, и требуемого превышения h2Bых. Рассмотрим влияние этих факторов на чувствительность приемника AM сигналов, подключенного к эквиваленту открытой антенны. Коэффициент усиления приемника: K=Uс вых/mUАC, где m — коэффициент модуляции сигнала; UАC— эффективное напряжение несущей частоты сигнала в эквиваленте антенны. Чувствительность, ограниченная усилением, с ростом К повышается. Для определения реальной чувствительности необходимо определить, как влияет К на уровень шумов на выходе. Реальный шумящий приемник заменим нешумящим приемником с генератором собственных шумов Uш.пр, приведенных к его входу, который вместе с генератором шумов эквивалента антенны Uш э.А образует генератор суммарного шумового напряжения Uш.А.∑ ,приведенного к эквиваленту антенны с эффективным напряжением в полосе пропускания приемника. Uш.э.А = Если Uш.вых=К Uш.А.∑, то UА0/ Uш.А.∑ = UС вых/m Uш.вых. При заданном hвых=(Uс/Uш)вых в эквиваленте антенны необходимо обеспечить превышение сигнала hA=UA0/ Uш.А.∑ . Отсюда реальная чувствительность UA0P≥hA Uш.А.∑ . Реальная чувствительность не зависит от K и определяется собственными шумами приёмника.
3) Пороговая чувствительность. Определяется уровнем входного сигнала при n2=1 Факторы, влияющие на чувствительность: 1) Коэффициент усиления аналоговой части Кус 2) Суммарное напряжение шума антенны Um A∑ 3) h2вых допустимое соотношение сигнал/шум. Рассмотрим их влияние на чувствительность АМ приемника: Uвых= Кус*m*U∆c U∆c =
Рассмотрим модель приемника с шумами:
UША∑= UШвых= Кус* UША∑ следовательно: Uреальной чувствительности=hA* UША∑ hA=
Лекция 6. Тепловые шумы Любая цепь, имеющая омическое сопротивление является источником теплового шума. Это обусловлено увеличением количества носителей зарядов (электронов).
–шумовой поток -сопротивление, B-постоянная Больцмана, T-температура в Кельвинах, П-полоса в Гц Шумы связаны только с активным сопротивлением, так как связаны с тепловыми флуктуациями электронов. Единица измерения мощности в радиотехнических системах: dBm-1 дб/1 мВт на нагрузке R=50 Ом абсолютный уровень шума в 50 Омных системах равен -174 dBm/Гц. Рассмотрим резонансный контур: =Q = При комнатной температуре напряжение можно посчитать с помощью эмпирической формулы: в этой формуле : U-в мкВ R-в кОм П-в Гц Шумовая температура. Роль тепловых шумов в антенне не значительна. В основном источником шума в ней являются внешние источники ЭМ излучений. Вклад внешних источников шума в антенну оценивается как : П-полоса A-шумовая температура антенны - это температура, до которой нужно нагреть эквивалент антенны с сопротивлением RA чтобы его уровень тепловых шумов равнялся уровню шумов, измеренных со входа антенны. ТА позволяет сравнивать антенны. Источником шума в приемнике помимо активных сопротивлений являются транзисторы. Они характеризуются шумовым сопротивлением: Для полевых транзисторов составляет десятки Ом. Тш=(Ш-1)Т, Шумовая температура характеризует собственные шумы четырехполюсника, пересчитанные ко входу. Эта величина является тепловым эквивалентом собственных шумов четырехполюсника и показывает, на сколько градусов должен быть нагрет эквивалент антенны, чтобы вызванные им шумы на выходе равнялись собственным шумам. Понятие шумовой температуры удобно применять к малошумящим усилителям, коэффициент шума которых близок к 1. Например, при Ш=1.1 имеем Тэ 30К. Шумовая температура многокаскадного устройства: Коэффициент шума и шумовая температура устройства определяются свойствами главным образом первых четырехполюсников. Влияние последующих каскадов тем меньше, чем больше усиление по мощности предшествующих. Чтобы коэффициент шума был мал, необходимо первые каскады выполнять малошумящими и с большими коэффициентами передачи по мощности. Полевой транзистор. =(0.6…0.75)/s S - крутизна управляемой характеристики.
Любой источник сигнала является источником шума. Мощность сигнала, который отдает источник в согласованную нагрузку называют номинальной(макс).
Номинальная мощность шумов источника не зависит от сопротивления источника. Для оценки шумовых свойств источника используют отношение средней мощности сигнала к средней мощности шумов. При прохождении сигнала через четырехполюсник отношение сигнал/шум изменяется (уменьшается) в следствие добавления к шумам источника сигнала собственных шумов четырехполюсника. Шумовые свойства в четырехполюснике описывает коэффициент шума, который показывает во сколько раз уменьшается отношение сигнал/шум на выходе по сравнению с отношением сигнал/шум на входе.
Ш-коэффициент шума. Является отношением
Кр-коэффициент передачи
1) для идеального нешумящего четырехполюсника Ш=1.Для шумящего Ш>1. 2) Характеристику коэффициента шума можно использовать только для нелинейных устройств. 3) Для пассивных четырехполюсников, при согласовании их с источником сигнала коэффициент шума Ш=1/Кр. Пример:
Найти спектральную плотность мощности на выходе четырехполюсника. Для удобства оценки вклада шума каждого каскада приёмника в уровень шума на входе, все шумы относят ко входу приёмника, считая, что сам приёмник не шумит, а лишь усиливает шумы.
Лекция 7.
Шумовая чувствительность радиоприемного устройства (чувствительность, ограниченная внутренними шумами) – величина, характеризующаяся минимальной необходимой мощностью сигнала в антенне, при которой на выходе линейного тракта обеспечивается заданное отношение сигнал/шум. Линейный тракт ПРМ заканчивается перед демодулятором. Понятием коэффициент шума можно пользоваться лишь для линейного устройства; в приемнике- это тракт до детектора. Коэффициент шума пассивного четырехполюсника (например антенного фидера) при согласовании его с источником сигнала и нагрузкой определяется коэффициентом передачи по мощности Ш=1/Кр - коэффициент шума При потерях в пассивной цепи Кр <1, Ш>1 Для сравнения шумов с сигналом на выходе удобно относить все шумы ко входу, полагая, что сам приемник не шумит, а лишь усиливает входные шумы. Найдем коэффициент шума линейного тракта из последовательно соединенных четырехполюсников, каждый из которых характеризуется коэффициентом передачи по мощности Крi и коэффициентом шума Шi. Предположим, что коэффициент рассогласования η1, η2, … ηn на стыках четырехполюсников известны
Мощность шумов первого четырехполюсника на выходе:
Шумы каждого последовательного четырехполюсника усиливаются всеми каскадами, кроме предыдущих. В конечном итоге получим:
Рассмотрим приемное устройство, как последовательно соединенные антенна (ZA,EA), АФУ.
tА - относительная шумовая температура - выражение для расчета чувствительности приемника по известному коэффициенту шума ПРМ, полосе приема, П, волновому сопротивлению антенного входа ra, относительной шумовой температура антенны tA. Задача: найти чувствительность 50 Омного приемника с полосой пропускания 20 кГц, отношение сигнал/шум на выходе - 4 раза(по напряжению), коэффициент шума равен 4, T=300K, 4kT=1.6*1020.
Ответ: e=0.5 мкВ 0 dBm -225 мВ -113 dBm-0.5 мкВ àх=20lg =-113 dBm
Лекция 8
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (3392)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |