Miscellaneous

Sensitivitas Penerima Radio

Sensitivitas Penerima Radio

Sensitivitas penerima radio menentukan sinyal terlemah yang berhasil diterima. Apakah itu sinyal audio yang kualitas pendengarannya menurun saat sinyal jatuh ke dalam derau, atau sinyal data yang tingkat kesalahan bitnya meningkat dan throughput menurun.

Dengan cara ini, sensitivitas penerima radio adalah parameter kunci yang berdampak pada kinerja komunikasi radio, penyiaran, atau sistem lainnya.

Faktanya, dua persyaratan utama dari setiap penerima radio adalah harus dapat memisahkan satu stasiun dari yang lain, yaitu selektivitas, dan kepekaan sehingga sinyal dapat dibawa ke tingkat yang cukup di atas kebisingan untuk dapat menggunakan modulasi yang diterapkan. ke pembawa yang telah dikirim. Akibatnya, perancang receiver berjuang dengan banyak parameter untuk memastikan bahwa persyaratan ini dan banyak lainnya semuanya terpenuhi

Metode untuk menentukan kinerja sensitivitas

Karena kinerja sensitivitas RF penerima mana pun adalah yang terpenting, maka perlu untuk dapat menentukannya dengan cara yang berarti. Sejumlah metode dan gambaran manfaat digunakan tergantung pada aplikasi yang dipertimbangkan:

  • Sinyal untuk rasio kebisingan: Ini adalah rasio perbandingan langsung dari level sinyal yang diberikan dengan noise di dalam sistem.
  • SINAD: Pengukuran sensitivitas penerima ini sedikit lebih formal, dan ini juga mencakup distorsi serta kebisingan.
  • Faktor kebisingan: Pengukuran penerima RF ini membandingkan kebisingan yang ditambahkan oleh sebuah unit - ini bisa berupa amplifier atau unit lain di dalam sistem atau bisa juga penerima lengkap.
  • Angka kebisingan: Angka kebisingan, atau NF dari sebuah unit atau sistem adalah versi logaritmik dari faktor kebisingan. Ini banyak digunakan untuk spesifikasi sensitivitas dan kinerja kebisingan penerima, elemen dalam sistem, atau keseluruhan sistem.
  • Rasio pembawa terhadap kebisingan, CNR: Rasio carrier-to-noise adalah rasio signal-to-noise (SNR) dari sinyal termodulasi. Istilah ini kurang banyak digunakan daripada SNR, tetapi dapat digunakan bila ada kebutuhan untuk membedakan antara kinerja yang berkaitan dengan sinyal pita-lewat frekuensi radio dan sinyal pesan pita dasar analog setelah demodulasi.
  • Sinyal terlihat minimum, MDS: Sinyal minimum yang dapat dideteksi atau yang dapat dilihat adalah level sinyal terkecil yang dapat dideteksi oleh penerima radio, yaitu sinyal yang dapat diproses oleh rantai sinyal analog dan digital dan didemodulasi oleh penerima untuk memberikan informasi yang dapat digunakan pada keluaran.
  • Besaran vektor kesalahan, EVM: Besaran vektor kesalahan, EVM adalah ukuran yang dapat digunakan untuk mengukur kinerja pemancar atau penerima radio digital. Ada berbagai titik pada diagram konstelasi yang ditetapkan untuk mengidentifikasi berbagai status digital. Dalam tautan yang ideal, pemancar harus menghasilkan data digital sedemikian rupa sehingga jatuh sedekat mungkin dengan titik-titik ini - tautan tidak boleh menurunkan sinyal sedemikian rupa sehingga data yang sebenarnya diterima tidak jatuh ke titik-titik ini, dan penerima juga tidak boleh menurunkan posisi ini. Pada kenyataannya, kebisingan memasuki sistem dan data yang diterima tidak jatuh tepat pada posisi ini. Besaran vektor kesalahan adalah ukuran seberapa jauh dari posisi ideal elemen data yang diterima sebenarnya. Terkadang EVM juga dikenal sebagai Receive Constellation Error, RCE. Besaran vektor kesalahan banyak digunakan dalam komunikasi data modern termasuk Wi-Fi, seluler / seluler, dan banyak sistem IoT.
  • Tingkat kesalahan bit, BER: Tingkat kesalahan bit adalah bentuk pengukuran yang digunakan untuk sistem digital. Ketika level sinyal turun atau kualitas link menurun, maka jumlah kesalahan dalam transmisi - kesalahan bit - meningkat. Mengukur tingkat kesalahan bit memberikan indikasi rasio sinyal terhadap noise, tetapi dalam format yang seringkali lebih berguna untuk domain digital.

Semua metode spesifikasi sensitivitas penerima menggunakan fakta bahwa faktor pembatas dari sensitivitas penerima radio bukanlah tingkat amplifikasi yang tersedia, tetapi tingkat kebisingan yang ada, baik yang dihasilkan di dalam penerima radio maupun di luar.

Kebisingan

Teknologi saat ini sedemikian rupa sehingga hanya ada sedikit masalah untuk dapat mencapai tingkat amplifikasi yang sangat besar dalam penerima radio. Ini bukan faktor pembatas. Dalam setiap stasiun penerima atau sistem komunikasi radio, faktor pembatasnya adalah derau - sinyal lemah tidak dibatasi oleh level sinyal sebenarnya, tetapi oleh derau yang menutupinya. Kebisingan ini dapat berasal dari berbagai sumber. Itu dapat diambil oleh antena atau dapat dihasilkan di dalam penerima radio.

Diketahui bahwa tingkat kebisingan yang diambil secara eksternal oleh penerima dari antena turun dengan meningkatnya frekuensi. Pada HF dan frekuensi di bawah ini kombinasi kebisingan galaksi, atmosfer dan buatan manusia relatif tinggi dan ini berarti bahwa tidak ada gunanya membuat penerima menjadi sensitif. Biasanya penerima radio dirancang sedemikian rupa sehingga kebisingan yang dihasilkan secara internal jauh lebih rendah daripada kebisingan yang diterima, bahkan untuk lokasi yang paling tenang.

Pada frekuensi di atas 30 MHz tingkat kebisingan mulai mencapai titik di mana kebisingan yang dihasilkan dalam penerima radio menjadi jauh lebih penting. Dengan meningkatkan kinerja kebisingan penerima radio, menjadi mungkin untuk mendeteksi sinyal yang jauh lebih lemah.


Catatan tentang Kebisingan Listrik / Elektronik & RF:

Kebisingan hadir di semua sirkuit elektronik dan RF. Ini menghadirkan batasan pada banyak aspek kinerja. Kebisingan muncul dari berbagai penyebab dan sumber. Memahami bentuk kebisingan apa yang ada dan memungkinkan kinerja sistem disesuaikan untuk memastikan efek kebisingan dapat diminimalkan.

Baca lebih lanjut tentang Kebisingan Listrik / Elektronik dan RF.


Petunjuk desain utama untuk kebisingan rendah

Di setiap receiver, penting bahwa kinerja kebisingan dan karenanya kepekaan dipertimbangkan sejak awal desain. Konsep desain dasar akan mengatur kinerja sensitivitas terbaik yang dapat dicapai. Keputusan yang dibuat di awal desain dapat membatasi kinerja keseluruhan yang dapat dicapai.

Dalam hal kinerja kebisingan dari setiap receiver, ini adalah tahap pertama atau ujung depan yang paling penting. Di ujung depan level sinyal berada pada level terendah dan bahkan jumlah noise yang sangat kecil dapat dibandingkan dengan sinyal yang masuk. Pada tahap selanjutnya di penerima radio, sinyal akan diperkuat dan akan menjadi jauh lebih besar dan oleh karena itu noise akan memiliki efek yang lebih kecil. Oleh karena itu, performa noise bagian depan harus dioptimalkan untuk performa noise-nya.

Karena alasan inilah kinerja kebisingan penguat frekuensi radio pertama di dalam penerima radio sangat penting. Performa sirkuit inilah yang sangat penting dalam menentukan performa seluruh penerima radio. Untuk mencapai performa radio penerima tahap pertama yang optimal ada beberapa langkah yang dapat dilakukan. Ini termasuk:

  • Penentuan topologi sirkuit Langkah pertama dalam desain apa pun adalah memutuskan jenis sirkuit yang akan digunakan. Apakah rangkaian gaya emitor umum konvensional akan digunakan, atau bahkan apakah basis umum harus digunakan. Keputusan akan bergantung pada faktor-faktor termasuk pencocokan input dan output impedansi, tingkat penguatan yang diperlukan dan pengaturan pencocokan yang akan digunakan.
  • Penentuan keuntungan yang dibutuhkan Meskipun mungkin tampak bahwa tingkat penguatan maksimum mungkin diperlukan dari tahap ini untuk meminimalkan tingkat penguatan yang diperlukan nanti dan dengan cara ini memastikan bahwa kinerja kebisingan dioptimalkan, ini tidak selalu terjadi. Ada dua alasan utama untuk ini. Yang pertama adalah bahwa performa noise dari rangkaian dapat terganggu karena memerlukan level penguatan yang terlalu tinggi. Kedua, ini dapat menyebabkan kelebihan beban pada tahap selanjutnya dari penerima radio dan ini dapat menurunkan kinerja secara keseluruhan. Dengan demikian, tingkat penguatan yang diperlukan harus ditentukan dari fakta bahwa kinerja kebisingan tahap ini perlu dioptimalkan, dan kedua untuk memastikan bahwa tahap selanjutnya dari penerima tidak kelebihan beban.
  • Pilihan perangkat aktif Jenis perangkat yang akan digunakan juga penting. Biasanya ada dua keputusan, apakah akan menggunakan transistor berbasis bipolar, atau apakah akan menggunakan perangkat efek medan. Setelah membuat ini, jelas perlu untuk memutuskan perangkat dengan kebisingan rendah. Performa noise transistor dan FET biasanya ditentukan, dan perangkat dengan noise rendah performa tinggi khusus tersedia untuk aplikasi ini.
  • Penentuan arus melalui perangkat aktif Desain penerima radio tahap pertama harus dilakukan dengan hati-hati. Untuk memperoleh kinerja RF yang diperlukan dalam hal bandwidth dan penguatan, perangkat mungkin perlu dijalankan dengan tingkat arus yang relatif tinggi. Hal ini tidak selalu kondusif untuk memperoleh kinerja kebisingan yang optimal. Oleh karena itu, desain harus dioptimalkan dengan cermat untuk memastikan kinerja terbaik untuk seluruh penerima radio.
  • Optimalkan pencocokan impedansi Untuk mendapatkan kinerja kebisingan terbaik untuk seluruh penerima radio, perlu untuk mengoptimalkan pencocokan impedansi. Mungkin dianggap perlu untuk mendapatkan kecocokan impedansi yang sempurna. Sayangnya kinerja kebisingan terbaik biasanya tidak sesuai dengan kecocokan impedansi optimal. Oleh karena itu, selama desain penguat RF, perlu dilakukan beberapa pengoptimalan desain untuk memastikan kinerja keseluruhan terbaik dicapai untuk penerima radio.
  • Penggunaan resistor kebisingan rendah Ini mungkin tampak seperti pernyataan yang jelas, tetapi selain memilih perangkat aktif dengan kebisingan rendah, pertimbangan juga harus diberikan pada komponen lain di sirkuit. Kontributor utama lainnya adalah resistor. Resistor film oksida logam yang digunakan saat ini, termasuk sebagian besar resistor pemasangan permukaan biasanya menawarkan kinerja yang baik dalam hal ini dan dapat digunakan sesuai kebutuhan.
  • Pastikan kebisingan catu daya yang memasuki sirkuit dihilangkan Pasokan listrik dapat menimbulkan kebisingan. Mengingat hal ini, perlu dipastikan bahwa suara apa pun yang dihasilkan oleh catu daya penerima radio tidak memasuki tahap RF. Ini dapat dicapai dengan memastikan bahwa ada pemfilteran yang memadai pada jalur suplai ke penguat RF.

Ini adalah beberapa pertimbangan utama yang harus diperhatikan ketika melihat pengoptimalan kinerja sensitivitas radio - aspek lain juga perlu ditangani dan dipertimbangkan juga.

Sensitivitas penerima radio dapat diukur dengan banyak cara, tetapi metode apa pun yang digunakan, sensitivitas adalah kunci keberhasilan operasinya. Semakin rendah noise yang dihasilkan, terutama pada tahap front end, maka semakin kecil sinyal yang berhasil diterima.

Kinerja kebisingan dan sensitivitas radio harus diimbangi dengan faktor-faktor lain termasuk kinerja sinyal yang kuat dan banyak faktor lainnya dan karenanya merancang radio dengan kepekaan yang baik dapat menjadi tugas yang menantang.


Tonton videonya: Drone T-Series T70 FPV Black (September 2021).