Zajímavý

Poměr signál / šum rádiového signálu, SNR

Poměr signál / šum rádiového signálu, SNR

Poměr signálu k šumu, SNR nebo S / N je jednou z nejpřímějších metod měření citlivosti rádiového přijímače.

Definuje rozdíl v úrovni mezi signálem a šumem pro danou úroveň signálu. Čím nižší je šum generovaný přijímačem, tím lepší je poměr signálu k šumu.

Stejně jako u jakéhokoli měření citlivosti je výkon celého rádiového přijímače určen výkonem předního koncového stupně RF zesilovače. Jakýkoli šum zavedený prvním RF zesilovačem bude přidán k signálu a zesílen následnými zesilovači v přijímači. Protože hluk zavedený prvním RF zesilovačem bude nejvíce zesílen, stává se tento RF zesilovač nejkritičtějším z hlediska citlivosti rádiového přijímače. Prvním zesilovačem jakéhokoli rádiového přijímače by tedy měl být nízkošumový zesilovač.

Koncept poměru signál / šum S / N SNR

Ačkoli existuje mnoho způsobů měření citlivosti rádiového přijímače, poměr S / N nebo SNR je jedním z nejpřímějších a používá se v různých aplikacích. Má však řadu omezení, ai když je široce používán, často se používají i jiné metody, včetně šumového čísla. Nicméně poměr S / N nebo SNR je důležitá specifikace a je široce používán jako měřítko citlivosti přijímače

Rozdíl se obvykle zobrazuje jako poměr mezi signálem a šumem, S / N, a obvykle se vyjadřuje v decibelech. Protože úroveň vstupního signálu zjevně ovlivňuje tento poměr, musí být uvedena úroveň vstupního signálu. To je obvykle vyjádřeno v mikrovoltech. Typicky je specifikována určitá vstupní úroveň potřebná k poskytnutí poměru signálu k šumu 10 dB.

Vzorec signálu k šumu

Poměr signálu k šumu je poměr mezi požadovaným signálem a nežádoucím šumem pozadí. Lze jej vyjádřit v nejzákladnější formě pomocí níže uvedeného vzorce poměru S / N:

Je obvyklejší vidět poměr signálu k šumu vyjádřený v logaritmické bázi pomocí decibelů s níže uvedeným vzorcem:

SNR (dB)=10log10(PsignálPhluk)

Pokud jsou všechny úrovně vyjádřeny v decibelech, lze vzorec zjednodušit na níže uvedenou rovnici:

SNR(dB)=Psignál(dB)-Phluk(dB)

Úrovně výkonu mohou být vyjádřeny v úrovních, jako je dBm (decibely ve vztahu k miliwattu nebo k nějakému jinému standardu, podle kterého lze úrovně srovnávat.

Vliv šířky pásma na SNR

Poměr signálu k šumu může ovlivnit řada dalších faktorů, kromě základního výkonu sady, specifikace SNR. První je skutečná šířka pásma přijímače. Vzhledem k tomu, že se šum šíří po všech frekvencích, bylo zjištěno, že čím širší je šířka pásma přijímače, tím vyšší je úroveň šumu. Proto je třeba uvést šířku pásma přijímače.

Dále se zjistilo, že při použití AM má úroveň modulace účinek. Čím vyšší je úroveň modulace, tím vyšší je zvukový výstup z přijímače. Při měření šumového výkonu se měří zvukový výstup z přijímače a podle toho má účinek modulační úroveň AM. Obvykle je pro toto měření zvolena modulační úroveň 30%.

Specifikace poměru signálu k šumu

Vzhledem k tomu, že skutečná SNR, která kdykoli nastává, je ovlivňována řadou faktorů, je třeba uvést podmínky, za kterých dochází k poměru signálu k šumu.

Tímto způsobem je uvedeno, že poměr S / N zahrnuje všechny tyto podmínky. Aby bylo možné srovnávat poměr S / N pro různé přijímače, je u stanovených parametrů obecně uveden výkon. Typicky je uvedeno vstupní napětí pro poměr signálu k šumu 10 dB. Spolu s typem přenosu je třeba zahrnout i další faktory, jako je šířka pásma a pro AM hloubka modulace (obvykle se používá 30%).

Typicky by se dalo očekávat, že uvidíme číslo v oblasti 0,5 mikrovoltu pro 10 dB S / N v šířce pásma 3 kHz pro SSB nebo Morse. Pro AM lze vidět hodnotu 1,5 mikrovoltu pro 10 dB S / N v šířce pásma 6 kHz při 30% modulaci.

Body, které je třeba vzít v úvahu při měření poměru signálu k šumu

Poměr signálu k šumu SNR je velmi pohodlná metoda kvantifikace citlivosti přijímače, ale při interpretaci a měření poměru signálu k šumu je třeba si všimnout několika bodů.

Abychom je mohli prozkoumat, je třeba se podívat na způsob, jakým se provádí měření poměru signálu k šumu, SNR. Jako zdroj signálu pro přijímač se používá kalibrovaný generátor RF signálu. Musí mít přesnou metodu nastavení výstupní úrovně na velmi nízkou úroveň signálu. Poté se na výstupu přijímače použije skutečný RMS střídavý voltmetr k měření výstupní úrovně.

  • S / N a (S + N) / N Při měření poměru signálu k šumu existují dva základní prvky měření. Jedním z nich je úroveň hluku a druhým signál. Výsledkem způsobu měření je, že měření signálu často zahrnuje i šum, tj. Jde o měření signálu plus šumu. To obvykle není příliš velký problém, protože se předpokládá, že úroveň signálu je mnohem větší než šum. Z tohoto důvodu někteří výrobci přijímačů specifikují mírně odlišný poměr: jmenovitě signál plus šum k šumu (S + N / N). V praxi rozdíl není velký, ale poměr S + N / N je správnější.
  • PD a EMF Úroveň generátoru signálu ve specifikaci občas zmíní, že se jedná buď o PD, nebo EMF. To je ve skutečnosti velmi důležité, protože mezi těmito dvěma úrovněmi je faktor 2: 1. Například 1 mikrovolt EMF. a 0,5 mikrovolt PD jsou stejné. EMF (elektromotorická síla) je napětí naprázdno, zatímco PD (potenciální rozdíl) se měří při zatížení generátoru. V důsledku způsobu fungování obvodů na úrovni generátoru se předpokládá, že bylo aplikováno správné zatížení (50 Ohm). Pokud zatížení není tato hodnota, dojde k chybě. Navzdory tomu většina zařízení převezme hodnoty v PD, pokud není uvedeno jinak, ale vždy stojí za to zkontrolovat, pokud je to možné.

I když existuje mnoho parametrů, které se používají ke specifikaci citlivosti rádiových přijímačů, je poměr signálu k šumu jedním z nejzákladnějších a snadno srozumitelných. Proto je široce používán pro mnoho rádiových přijímačů používaných v aplikacích od příjmu vysílání po pevné nebo mobilní rádiové komunikace.


Podívejte se na video: Pozitronová emisní tomografie a souvislost kvality výsledného obrazu s tělesnými parametry (Prosinec 2021).