在接收機中,靈敏度是一個很關鍵的指標,它表示接收機能接收到的最小信號的功率。通常情況我們用表示,其中-174dBm代表的是在T=290K的情況下,1Hz帶寬內產生的熱噪聲功率,BW代表信道寬度,窄帶信道寬度為25kHz,NF為系統(tǒng)的噪聲系數,SNR代表解調信噪比。
但是我們也經常看到靈敏度是這么表示的:-116dBm@12dB SINAD
什么是-116dBm@12dB SINAD?它與上面的靈敏度表示有什么區(qū)別?有什么聯(lián)系?
SINAD 的含義
信納比(SINAD)是指信號功率與所有其他頻譜成分(包括諧波但不含直流)的和方根的平均值之比,以分貝(dB)表示,計算公式為
它是一個衡量信號質量的指標,不僅考慮了信號與背景噪聲的比例,還考慮了信號中的失真成分。
模擬靈敏度與 SINAD 的關系
在模擬 FM 系統(tǒng)中,通常以一定的 SINAD 值作為衡量接收信號質量的標準,如陸地移動無線電行業(yè)標準通常使用 12 dB SINAD 來測量參考靈敏度。當接收機的輸入信號電平逐漸降低時,SINAD 值也會隨之下降,當 SINAD 下降到規(guī)定的數值時,對應的輸入信號電平就是該接收機在這個 SINAD 條件下的模擬靈敏度。
測量方法
為了測量SINAD下的靈敏度,通常需要進行以下步驟:
應用一個已知的信號到接收機。
降低信號的功率,同時監(jiān)測接收機的輸出。
當輸出信號的SINAD值達到預設的閾值時(如12dB SINAD,這是陸地移動無線電行業(yè)標準中常用的測量參考靈敏度值),記錄此時的信號功率。
這個記錄下的信號功率即為接收機在給定SINAD下的靈敏度。
影響因素及意義
影響因素:接收機的內部噪聲系數、前端電路的設計、濾波器的性能、天線的增益和方向性等都會影響 SINAD 模擬靈敏度。例如,低噪聲系數的接收機可以減少內部噪聲的引入,從而在較低的輸入信號電平下仍能保持較高的 SINAD 值和較好的接收性能;高性能的濾波器可以有效地去除不需要的頻率成分,減少干擾和失真,提高接收機的 SINAD 模擬靈敏度。
意義:SINAD值越高,表示接收機的靈敏度越高,即接收機能夠在更低的信號電平下工作,同時保持可接受的信號質量。因此,SINAD是衡量接收機靈敏度的一個重要參數。在不同的應用中,根據所需的信號質量和系統(tǒng)要求,會有不同的SINAD值標準。例如,一個常見的SINAD參考值為12 dB。
SINAD靈敏度與SNR靈敏度的區(qū)別
SINAD 在評估模擬通信系統(tǒng)(如模擬調頻收音機、對講機等)的接收質量時非常有用。因為在這些系統(tǒng)中,信號的失真可能會對通信質量產生很大影響,所以需要一個同時考慮信號、噪聲和失真的指標。例如,在調頻廣播中,當信號強度較低時,不僅會受到背景噪聲的干擾,還可能出現(xiàn)信號失真,SINAD 能夠更準確地反映聽眾實際聽到的聲音質量。
SNR 主要用于數字通信系統(tǒng)和一些對失真不太敏感的模擬系統(tǒng)。在數字通信中,信號的失真可以通過糾錯編碼等技術在一定程度上恢復,因此主要關注信號和噪聲的比例。例如,在光纖通信系統(tǒng)中,只要信號的信噪比足夠高,就可以通過適當的解碼算法準確恢復數據,信號的失真在正常情況下相對較小。
SINAD靈敏度與SNR靈敏度的換算
做數字接收機,對于特定調制方式給出靈敏度,我們可以推算出系統(tǒng)能接受的最小噪聲系數是多少。就可以按照要求設計接收機。但是很多做模塊的廠家通常只接到SINAD靈敏度-116dBm@12dB,那怎么去設計接收機的噪聲系數呢?
以FM為例
靈敏度-116dBm@12dB SINAD,按照測試標準來說,調制為1kHz,頻偏為5kHz
FM的帶寬與調制之間的關系是BFM=2(△f+fm),接收機設置的帶寬為15kHz略大于計算帶寬12kHz
根據靈敏度計算公式S=-174+NF+10logBW+C/N
關鍵是要計算出SINAD 與C/N的關系
SINAD與C/N的關系:SINAD和C/N都與信號的質量有關,但SINAD更全面地考慮了信號、噪聲和失真,而C/N主要關注信號功率和噪聲功率的比值。在理想情況下,如果失真可以忽略,SINAD可以近似等于C/N。但在實際應用中,由于失真的存在,SINAD通常會低于C/N。
取C/N等于SINAD 12dB
根據計算NF<4dB
SINAD下的靈敏度是衡量接收機性能好壞的一個重要指標。它反映了接收機在噪聲和失真存在的情況下,對微弱信號的檢測和解調能力。通過測量和比較不同接收機在相同SINAD值下的靈敏度,可以評估它們的性能優(yōu)劣。