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Che cosa è Radio Receiver Dynamic Range?

Date:2016/3/31 11:49:20 Hits:

- Panoramica o tutorial dei principi fondamentali di ricevitore radio prestazioni della gamma dinamica utilizzato per specificare l'esecuzione di ricevitori radio utilizzati nei sistemi di comunicazione radio.


La sensibilità è una delle principali caratteristiche di qualsiasi ricevitore radio. Tuttavia la sensibilità di un insieme è affatto tutta la storia. La specifica di un set può mostrare ad avere un estremamente buon livello di sensibilità, ma quando è collegato ad un'antenna sue prestazioni possono essere molto deludente perché è facilmente sovraccaricato quando i segnali forti sono presenti, e questo può compromettere la capacità di ricevere segnali deboli. Nell'ambiente comunicazioni radio odierno dove ci sono molti trasmettitori vicino e più lontano, sono necessari buoni livelli di sensibilità con la capacità di gestire segnali forti dentro e fuori del canale e la gamma dinamica del ricevitore radio è molto importante.


La gamma dinamica complessiva del ricevitore è molto importante perché è altrettanto importante per un insieme di essere in grado di gestire segnali forti così come è di essere in grado di captare deboli. Questo diventa molto importante quando si cerca di captare segnali deboli in presenza di quelli nelle forti. In queste circostanze un set con una gamma dinamica poveri non può essere in grado di ascoltare le stazioni deboli raccolti da un insieme meno sensibile con una gamma più dinamica. Problemi come il blocco, la distorsione di intermodulazione e simili nel ricevitore può mascherare i segnali deboli, nonostante l'insieme avendo un ottimo livello di sensibilità. Questi parametri sono ovviamente importanti per determinare quali attrezzature da utilizzare in un sistema di comunicazioni radio.

Qual è la gamma dinamica?


La gamma dinamica di un ricevitore radio è essenzialmente la gamma di livelli di segnale su cui può operare. La fascia bassa della gamma è regolata dalla sua sensibilità, mentre nella fascia alta è governata dal suo sovraccarico o forte performance gestione del segnale. Specifiche generalmente usano figure, sulla base del rendimento inter-modulazione o la prestazione di blocco. Purtroppo non è sempre possibile confrontare un insieme con l'altro perché gamma dinamica come molti altri parametri può essere citato in vari modi. Tuttavia, per avere un'idea esattamente ciò che la gamma dinamica di un ricevitore radio significa che la pena guardare i modi in cui le misure sono effettuate per determinare la portata del ricevitore radio.

Sensibilità


La prima specifica per indagare la sensibilità di un insieme. Il principale fattore limitante in qualsiasi ricevitore radio è il rumore generato. Per la maggior parte delle applicazioni sia il rapporto segnale rumore o la figura di rumore viene utilizzato come descritto in un precedente numero di MT. Tuttavia, per le specifiche range dinamico una figura chiamata il segnale minimo discernibile (MDS) è usato spesso. Questo è normalmente preso come un segnale uguale forza al livello di rumore. Poiché il livello di rumore dipende dalla larghezza di banda utilizzata, questo deve anche essere menzionato nella specifica. Normalmente il livello del livello di MDS è dato in dBm cioè dB rispetto ad un milliwatt e valori tipici sono intorno -135 dBm in una larghezza di banda 3 kHz.

gestione del segnale forte


Sebbene la sensibilità è importante il modo in cui un ricevitore radio gestisce segnali forti è anche molto importante. Qui la prestazione di sovraccarico governa quanto bene le prestazioni del ricevitore.


Nel mondo ideale l'uscita di un amplificatore RF sarebbe proporzionale all'ingresso per tutti i livelli di segnale. Tuttavia amplificatori RF hanno solo una capacità di uscita limitata e si è constatato che oltre un certo livello di uscita scende al di sotto del livello richiesto perché non può gestire grandi livelli richiesti di esso. Questo dà una caratteristica come quello mostrato sotto. Da ciò si può notare che gli amplificatori RF sono lineari per la parte inferiore della caratteristica, ma come gli stadi di uscita sono in grado di gestire i livelli di potenza elevati segnali inizia a diventare compresso come visto dalla curva nella caratteristica.
 


Una caratteristica tipica amplificatore


Il fatto che l'amplificatore RF è non lineare non crea un problema importante in sé. Tuttavia gli effetti collaterali fanno. Quando un segnale viene fatto passare attraverso un elemento non lineare, vi sono due principali effetti che si notano. La prima è che le armoniche sono generate. Fortunatamente questi non rischiano di provocare un grave problema. Per un armonico cadere vicino alla frequenza ricevuta, un segnale a metà della frequenza ricevuta deve immettere l'amplificatore RF. La sintonizzazione fine anteriore dovrebbe ridurre questo da un grado sufficiente per non essere un problema notevole nella maggior parte delle circostanze.


L'altro problema che si può notare è che i segnali mescolano insieme per formare prodotti indesiderati. Si tratta ancora una volta rischiano di provocare un problema perché tutti i segnali che potrebbero mescolare insieme devono essere rimossi in misura sufficiente dagli sintonizzazione front-end. Invece problemi si verificano quando le armoniche di segnali a banda mescolano insieme.

prodotti Terzo ordine


I problemi si verificano quando le armoniche di segnali a banda mescolano insieme. Si è trovato che un pettine di segnali può essere prodotto come mostrato di seguito, e questi possono semplicemente cadere sulla stessa frequenza come stazione debole e interessante, mascherando in tal modo in modo che non può essere sentito.


E 'semplice da calcolare le frequenze in cui i segnali spuri cadranno. Se le frequenze di ingresso sono f1 e f2, quindi le nuove frequenze prodotte sarà a 2f1 - f2, 3f1 - 2f2, 4f1 - 3f2 e così via. Sull'altro lato dei due segnali principali o originali prodotti sono prodotti a 2f2 - f1, 3f2 - 2f2, 4f2 - 3f1 e così via, come mostrato nel diagramma. Questi sono conosciuti come ordine dispari prodotti inter-modulazione. Due volte un segnale più uno volte un altro fa un terzo prodotto ordine, tre volte uno più due volte un altro è un quinto del prodotto ordine e così via. Si può vedere dal diagramma che i segnali ai lati dei segnali principali sono primo al terzo prodotto di ordine, poi quinto, settimo e così via.
Per fare un esempio con alcune cifre reali. Se grandi segnali appaiono a frequenze di 30.0 MHz e 30.01 MHz, quindi i prodotti inter-modulazione appariranno 30.02, 30.03, 30.4 ... MHz e 29.99, 29.98, 29.97 ..... MHz.
 


prodotti Inter-modulazione


Ricevitore radio blocco


Un altro problema che può verificarsi quando un segnale forte è presente è noto come blocco. Come suggerisce il nome, è possibile che un segnale forte per bloccare o almeno ridurre la sensibilità di un ricevitore radio. L'effetto può essere notato quando ascolta una stazione relativamente debole e un trasmettitore vicina comincia a irradiare, e il segnale desiderato riduce in forza. L'effetto è causato quando l'amplificatore RF front-end inizia a correre in compressione. Quando si verifica il segnale più forte tende a "catturare" l'amplificatore RF riducendo la resistenza degli altri segnali. L'effetto è lo stesso come l'effetto di cattura associata segnali FM.


La quantità di blocco è ovviamente dipendente dal livello del segnale. Dipende anche da come lontano canale il segnale è forte. Il più lontano, più sarà ridotto della sintonizzazione fine anteriore e meno l'effetto sarà. Normalmente blocco è citato come il livello del segnale indesiderato in un determinato offset (kHz normalmente 20) per fornire una riduzione 3 dB guadagno.

Definizione della gamma dinamica


Se si guarda a specifiche gamma dinamica, è necessario prestare attenzione quando si interpretano loro. Gli MDS alla fascia bassa del segnale dovrebbero essere considerate con attenzione, ma i fattori limitanti di fascia alta mostrano una variazione molto più grande di latta il modo in cui sono specificati. Qualora si utilizzi un blocco riduzione della sensibilità 3 dB è normalmente specificato, ma in alcuni casi può essere 1 dB utilizzato. Se i prodotti di inter-modulazione vengono scelti come punto di limitare il livello del segnale di ingresso per loro di essere lo stesso che è spesso preso MDS. Tuttavia qualunque disciplinare figura, occorre prestare attenzione a interpretare le cifre in quanto potrebbero essere sottigliezza diverso nel modo in cui vengono misurate da un ricevitore a quello successivo.


Per ottenere un tatto per i dati che possono essere ottenuti in cui inter-modulazione è la limitazione figure fattore compreso tra 80 e gamma dB 90 sono tipici, e dove il blocco è la limitazione fattore figure intorno 115 dB sono generalmente raggiunto in un ricevitore radio buon usato per le applicazioni di comunicazione radio professionale.

Progettare per ottenere prestazioni ottimali


Non è un compito facile per la progettazione di un ricevitore radio ad alta sensibilità che ha anche un ampio range dinamico. Tuttavia, questo è un requisito importante per molti sistemi di comunicazione radio, in particolare quando le unità di radiocomunicazioni mobili possano essere in stretta vicinanza con l'altro.


Per ottenere il livello di prestazioni richiesto un certo numero di metodi possono essere utilizzati. La fase front-end del ricevitore radio è la più critica in termini di prestazioni di rumore. Dovrebbe essere ottimizzato per le prestazioni di rumore piuttosto che guadagno. adattamento di impedenza di ingresso è fondamentale per questo. È interessante notare che la partita ottimale non corrisponde esattamente con le migliori prestazioni di rumore. L'amplificatore deve anche avere una capacità relativamente elevata potenza per assicurare che non sovraccarica. Il mixer è anche fondamentale per la prestazione di sovraccarico. Per garantire il mixer non sovraccaricare non dovrebbe esserci guadagno eccessivo che lo precede. Un miscelatore ad alto livello dovrebbe essere utilizzato (cioè uno progettato per accettare un segnale di oscillatore locale ad alto livello). In questo modo si può tollerare segnale di ingresso alto senza degrado delle prestazioni. Si deve prestare attenzione nelle fasi successive del ricevitore per garantire che essi possono tollerare il livello dei segnali che possono essere incontrate. Un buon sistema AGC aiuta anche a prevenire il sovraccarico e la generazione di segnali spuri indesiderati.


Un ricevitore radio con una buona gamma dinamica sarà in grado di dare un gran lunga migliore prova di sé in condizioni di uno progettato esclusivamente per sensibilità ottimale esigente. Con i severi requisiti necessari per i sistemi di comunicazione radio di oggi in cui le comunicazioni radiomobili significa che i trasmettitori e ricevitori entrano in stretta vicinanza, sono necessari buoni livelli di sensibilità con la capacità del ricevitore radio a tollerare alti livelli di segnale, sia on che off canale. Solo quando il ricevitore radio ha sarà il livello di prestazioni richieste per l'intero sistema di radiocomunicazione essere raggiunto una buona gamma dinamica.

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