متنوع

حساسية مستقبل الراديو

حساسية مستقبل الراديو

تحدد حساسية مستقبل الراديو أضعف الإشارات التي يمكن استقبالها بنجاح. سواء كانت إشارة صوتية تتدهور جودة الاستماع لها مع سقوط الإشارة في الضوضاء ، أو إشارة بيانات حيث يرتفع معدل خطأ البت وينخفض ​​معدل النقل.

بهذه الطريقة ، تعتبر حساسية مستقبل الراديو معلمة رئيسية لها تأثير على أداء أي اتصالات راديوية أو بث أو أي نظام آخر.

في الواقع ، فإن المطلبين الرئيسيين لأي مستقبل راديوي هما أنه ينبغي أن يكون قادرًا على فصل محطة عن أخرى ، أي الانتقائية والحساسية بحيث يمكن إحضار الإشارات إلى مستوى كافٍ فوق الضوضاء حتى تتمكن من استخدام التعديل المطبق إلى الناقل الذي تم إرساله. نتيجة لذلك ، يتصارع مصممو أجهزة الاستقبال مع العديد من المعلمات للتأكد من تلبية هذه المتطلبات والعديد من المتطلبات الأخرى

طرق تحديد أداء الحساسية

نظرًا لأن أداء حساسية التردد الراديوي لأي مستقبل له أهمية قصوى ، فمن الضروري أن تكون قادرًا على تحديده بطريقة مفيدة. يتم استخدام عدد من الأساليب وأرقام الجدارة اعتمادًا على التطبيق المتوخى:

  • إشارة إلى نسبة الضوضاء: هذه نسبة مقارنة مباشرة لمستوى إشارة معين مع الضوضاء داخل النظام.
  • سند: إن قياس حساسية المستقبِل هذا له طابع رسمي بدرجة أكبر قليلاً ، كما أنه يشمل التشوه وكذلك الضوضاء.
  • عامل الضوضاء: يقارن قياس مستقبل التردد الراديوي هذا الضوضاء التي تضيفها إحدى الوحدات - قد يكون هذا مضخمًا أو وحدة أخرى داخل النظام أو قد يكون مستقبلًا كاملاً.
  • رقم الضوضاء: عامل الضوضاء ، أو NF لوحدة أو نظام هو الإصدار اللوغاريتمي لعامل الضوضاء. يستخدم على نطاق واسع لمواصفات الحساسية وأداء الضوضاء لمستقبل أو عنصر داخل نظام أو النظام بأكمله.
  • نسبة الناقل إلى الضوضاء ، CNR: نسبة الموجة الحاملة إلى الضوضاء هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) للإشارة المشكلة. هذا المصطلح أقل استخدامًا من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ، ولكن يمكن استخدامه عندما تكون هناك حاجة للتمييز بين الأداء فيما يتعلق بإشارة تمرير نطاق التردد الراديوي وإشارة رسالة النطاق التماثلية الأساسية بعد إزالة التشكيل.
  • أدنى إشارة يمكن تمييزها ، MDS: الحد الأدنى للاكتشاف أو الحد الأدنى للإشارة التي يمكن تمييزها هو أصغر مستوى إشارة يمكن اكتشافه بواسطة مستقبل راديو ، أي أنه يمكن معالجته من خلال سلسلة إشاراته التماثلية والرقمية وإزالة تشكيله بواسطة جهاز الاستقبال لتوفير معلومات قابلة للاستخدام عند الخرج.
  • حجم متجه الخطأ ، EVM: حجم متجه الخطأ ، EVM هو مقياس يمكن استخدامه لتحديد أداء جهاز إرسال أو مستقبل راديو رقمي. توجد نقاط مختلفة على مخطط الكوكبة لتحديد الحالات الرقمية المختلفة. في الارتباط المثالي ، يجب أن يولد جهاز الإرسال البيانات الرقمية بحيث تقع بالقرب من هذه النقاط قدر الإمكان - يجب ألا يؤدي الارتباط إلى تدهور الإشارة بحيث لا تقع البيانات الفعلية المستلمة في هذه النقاط ، ولا ينبغي للمستقبل أيضًا تحط من قدر هذه المواقف. في الواقع ، تدخل الضوضاء إلى النظام ولا تقع البيانات المستلمة بالضبط في هذه المواضع. حجم متجه الخطأ هو مقياس لمدى بُعد عناصر البيانات الفعلية المستلمة عن المواضع المثالية. في بعض الأحيان ، قد يُعرف EVM أيضًا باسم Receive Constellation Error ، RCE. يستخدم مقدار متجه الخطأ على نطاق واسع في اتصالات البيانات الحديثة بما في ذلك شبكة Wi-Fi والأجهزة المحمولة / الخلوية والعديد من أنظمة إنترنت الأشياء.
  • معدل خطأ البت ، BER: معدل خطأ البتات هو شكل من أشكال القياس يستخدم للأنظمة الرقمية. مع انخفاض مستوى الإشارة أو انخفاض جودة الارتباط ، يزداد عدد الأخطاء في الإرسال - أخطاء البتات. يعطي قياس معدل الخطأ في البتات إشارة إلى نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، ولكن في تنسيق يكون غالبًا أكثر فائدة للمجال الرقمي.

تستخدم جميع طرق تحديد حساسية المستقبل حقيقة أن العامل المحدد لحساسية مستقبل راديوي ليس مستوى التضخيم المتاح ، بل مستويات الضوضاء الموجودة ، سواء تم إنشاؤها داخل مستقبل الراديو أو خارجه.

الضوضاء

اليوم ، أصبحت التكنولوجيا مشكلة صغيرة في القدرة على تحقيق مستويات كبيرة جدًا من التضخيم داخل جهاز استقبال لاسلكي. هذا ليس العامل المحدد. في أي محطة استقبال أو نظام اتصالات لاسلكي ، يكون العامل المحدد هو الضوضاء - الإشارات الضعيفة لا تقتصر على مستوى الإشارة الفعلي ، ولكن بالضوضاء تخفيها. يمكن أن تأتي هذه الضوضاء من مجموعة متنوعة من المصادر. يمكن التقاطه بواسطة الهوائي أو يمكن إنشاؤه داخل جهاز استقبال الراديو.

لقد وجد أن سوية الضوضاء التي يلتقطها مستقبل من الهوائي من الخارج تنخفض مع زيادة التردد. في الموجات الديكامترية (HF) والترددات التي تقل عن هذا ، يكون الجمع بين الضوضاء المجرية والجوية والضوضاء من صنع الإنسان مرتفعًا نسبيًا وهذا يعني أنه لا جدوى من جعل المستقبل حساسًا بشكل خاص. عادةً ما يتم تصميم المستقبلات الراديوية بحيث تكون الضوضاء المتولدة داخليًا أقل بكثير من أي ضوضاء مستقبلة ، حتى بالنسبة للمواقع الأكثر هدوءًا.

عند الترددات التي تزيد عن 30 ميجاهرتز ، تبدأ مستويات الضوضاء في الوصول إلى نقطة تصبح فيها الضوضاء المتولدة داخل مستقبل الراديو أكثر أهمية بكثير. من خلال تحسين أداء ضوضاء جهاز استقبال الراديو ، يصبح من الممكن اكتشاف إشارات أضعف بكثير.


ملاحظة حول الضوضاء الكهربائية / الإلكترونية و RF:

توجد ضوضاء في جميع الدوائر الإلكترونية و RF. يقدم قيودًا على العديد من جوانب الأداء. تنشأ الضوضاء من أسباب ومصادر عديدة. فهم أشكال الضوضاء الموجودة ويسمح بتخصيص أداء النظام لضمان إمكانية تقليل تأثيرات الضوضاء.

اقرأ المزيد عن ضوضاء كهربائية / إلكترونية و RF.


مؤشرات التصميم الرئيسية للضوضاء المنخفضة

في أي مستقبل ، من الضروري أن يؤخذ أداء الضوضاء وبالتالي الحساسية في الاعتبار في بداية التصميم. ستحكم مفاهيم التصميم الأساسية أفضل أداء حساس يمكن تحقيقه. يمكن للقرارات المتخذة في بداية التصميم أن تحد من الأداء العام الذي يمكن تحقيقه.

من حيث أداء الضوضاء لأي جهاز استقبال ، فإن المراحل الأولى أو الواجهة الأمامية هي الأكثر أهمية. في النهاية الأمامية ، تكون مستويات الإشارة في أدنى مستوياتها ويمكن حتى أن تكون الكميات الصغيرة جدًا من الضوضاء قابلة للمقارنة مع الإشارة الواردة. في مراحل لاحقة في المستقبل الراديوي ، تكون الإشارة قد تضخمت وستكون أكبر بكثير وبالتالي سيكون للضوضاء تأثير أقل. وفقًا لذلك ، من المهم أن يتم تحسين أداء الضوضاء للواجهة الأمامية لأداء الضوضاء.

ولهذا السبب ، فإن أداء ضوضاء أول مضخم تردد راديوي داخل مستقبل الراديو له أهمية كبيرة. يعد أداء هذه الدائرة أمرًا حاسمًا في تحديد أداء جهاز استقبال الراديو بالكامل. لتحقيق الأداء الأمثل للمرحلة الأولى من مستقبل الراديو ، هناك عدد من الخطوات التي يمكن اتخاذها. وتشمل هذه:

  • تحديد طوبولوجيا الدائرة الخطوة الأولى في أي تصميم هي تحديد نوع الدائرة المراد استخدامها. ما إذا كان سيتم استخدام دارة نمطية تقليدية مشتركة ، أو حتى ما إذا كان ينبغي استخدام قاعدة مشتركة. يعتمد القرار على عوامل بما في ذلك مطابقة المدخلات والمخرجات ومستوى الكسب المطلوب وترتيبات المطابقة التي سيتم استخدامها.
  • تحديد الكسب المطلوب في حين أنه قد يبدو أن المستوى الأقصى للكسب قد يكون مطلوبًا من هذه المرحلة لتقليل مستويات التضخيم المطلوبة لاحقًا وبهذه الطريقة لضمان تحسين أداء الضوضاء ، فإن هذا ليس هو الحال دائمًا. هناك نوعان من الأسباب الرئيسية لذلك. الأول هو أن أداء ضوضاء الدائرة قد يضعف بسبب طلب مستوى مرتفع للغاية من الكسب. ثانيًا ، قد يؤدي ذلك إلى زيادة التحميل في مراحل لاحقة من المستقبل الراديوي وقد يؤدي ذلك إلى تدهور الأداء الكلي. وبالتالي ، يجب تحديد مستوى الكسب المطلوب من حقيقة أنه من الضروري تحسين أداء الضوضاء في هذه المرحلة ، وثانيًا لضمان عدم تحميل المراحل اللاحقة من المستقبل بشكل زائد.
  • اختيار الجهاز النشط نوع الجهاز الذي سيتم استخدامه مهم أيضًا. هناك قراران بشكل عام ، سواء لاستخدام ترانزستور ثنائي القطب ، أو استخدام جهاز تأثير المجال. بعد القيام بذلك ، من الواضح أنه من الضروري اتخاذ قرار بشأن جهاز منخفض الضوضاء. عادةً ما يتم تحديد أداء الضوضاء للترانزستورات و FETs ، وتتوفر أجهزة خاصة منخفضة الضوضاء عالية الأداء لهذه التطبيقات.
  • تحديد التيار من خلال الجهاز النشط يجب أن يتم تصميم المرحلة الأولى من جهاز استقبال الراديو بعناية. للحصول على أداء التردد اللاسلكي المطلوب من حيث النطاق الترددي والكسب ، قد يكون من الضروري تشغيل الجهاز بمستوى تيار مرتفع نسبيًا. لن يؤدي ذلك دائمًا إلى الحصول على الأداء الأمثل للضوضاء. وفقًا لذلك ، يجب تحسين التصميم بعناية لضمان أفضل أداء لجهاز استقبال الراديو بالكامل.
  • تحسين مطابقة المعاوقة من أجل الحصول على أفضل أداء ضوضاء لمستقبل الراديو بأكمله ، من الضروري تحسين مطابقة المعاوقة. قد يُعتقد أنه من الضروري الحصول على مطابقة مقاومة مثالية. لسوء الحظ ، لا يتطابق أفضل أداء للضوضاء عادةً مع مطابقة المعاوقة المثلى. وبناءً على ذلك ، أثناء تصميم مضخم التردد الراديوي ، من الضروري إجراء بعض تحسينات التصميم لضمان تحقيق أفضل أداء عام لمستقبل الراديو.
  • استخدام مقاومات منخفضة الضوضاء قد يبدو هذا بيانًا واضحًا ، ولكن بصرف النظر عن اختيار جهاز نشط منخفض الضوضاء ، يجب أيضًا مراعاة المكونات الأخرى في الدائرة. المساهمون الرئيسيون الآخرون هم المقاومات. مقاومات فيلم أكسيد الفلز المستخدمة هذه الأيام ، بما في ذلك معظم المقاومات المثبتة على السطح عادةً ما تقدم أداءً جيدًا في هذا الصدد ويمكن استخدامها حسب الحاجة.
  • تأكد من إزالة ضوضاء مصدر الطاقة التي تدخل الدائرة يمكن أن تولد مصادر الطاقة ضوضاء. في ضوء ذلك ، من الضروري التأكد من أن أي ضوضاء ناتجة عن مصدر طاقة مستقبل الراديو لا تدخل مرحلة التردد الراديوي. يمكن تحقيق ذلك من خلال ضمان وجود ترشيح مناسب على خط الإمداد لمضخم التردد اللاسلكي.

هذه بعض الاعتبارات الرئيسية التي يجب معالجتها عند النظر في تحسين أداء الحساسية للراديو - كما يجب معالجة الجوانب الأخرى والنظر فيها أيضًا.

يمكن قياس حساسية مستقبل الراديو بعدة طرق ، ولكن مهما كانت الطريقة المستخدمة ، فإن الحساسية هي مفتاح التشغيل الناجح. كلما انخفضت الضوضاء الناتجة ، خاصةً في المراحل الأمامية ، كلما كانت الإشارات أصغر التي يمكن استقبالها بنجاح.

يجب موازنة أداء الضوضاء وبالتالي حساسية الراديو مع العوامل الأخرى بما في ذلك أداء الإشارة القوي والعديد من العوامل الأخرى ، وبالتالي فإن تصميم راديو بحساسية جيدة يمكن أن يكون مهمة صعبة.


شاهد الفيديو: فحص الحساسية في المنزل (ديسمبر 2021).