接收机灵敏度的探讨.doc

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1、无线电接收机诸多的性能当中,「灵敏度」(Sensitivity)无疑是其中最重要的一项,同时,也可能是遭遇最多误解的一项了。曾经听说过有位0M试着要在天线和接收机的输入端之间,加装一个高增益的前匱放大器,以提高灵敏度。这种作法是否止确,有待我们來探讨。杂讯与讯号杂讯比直接从字而上的意义,我们了解到,灵敏度是接收微弱讯号的能力。要接收微弱的讯号,—般的想法是设法将讯号储量放大,也就是提高増益(Gain),以接收更微弱的讯号,所以增益高的接收机,其灵敏度一定较高。这一段话,前半段关於灵敏度定义的部份,基本上是正确的;但後半段,增益与灵敏度关系的推论,跟实际情况却相差了十万八千里,

2、这正是一•般人对於灵敏度这项特性最人的误解。在进入止题之前,且让我们谈谈杂讯(Noise)的问题。打开接收机,当没有讯号进來时,通常都町以听到细小的「沙沙」声,这就是杂讯的声音。当有讯号进來吋,强度够的话,这种「沙沙」声就几乎听不到。可是如果讯号微弱的话,我们会把接收机的音量开大,想更清楚地听到讯号,这一來,「沙沙」声也就相对变大。如果讯号更微弱的话,纵然将接收机的音最开到最大,也只是徒然提高「沙沙」声而己,讯号述是听不清楚。可见耍清楚地接收到微弱讯号,问题并不是在将音量开得多大(提高増益)o女陳纯粹想提高增益的话,实在太简单了,了不起再加一级放大器就是。英关键乃是讯号和杂讯

3、相对的强度,是否讯号有足够的强度,不被杂讯所遮盖过去。这种讯号强度和杂讯强度的对比就叫「讯号杂讯比」(SignaltoNoiseRatio)或者简称S/N比;当然,S/N比在习惯上,也经常以dB來表示。从接收机声频输出端(如扬声器)所听到的杂讯。可以区分为两类。第一类是伴随着讯号从天线端接收进來的外部杂讯。对於此「天」电杂讯(或称背景杂讯),我们很难有所作为,只好听天山命了。第二类是与外部环境完全无关的内部杂讯,即使将输入端的讯号降低到零,仍可听到的杂讯,这完全是接收机本身所产生的内部杂讯。对於第二类的内部杂讯,聪明的你,应该己经察觉到跟接收机的灵敏度一定有很密切的关系。杂讯

4、指数与杂讯系数描述一个系统(如接收机)内部杂讯大小,可以用杂讯系数(NoiseFactor)F来表示,或者取其对数值,变成杂讯指数(NoiseFigure)NF□F=(Si/Ni)/(So/No)NF=101ogF=101ogSi/Ni一101ogSo/No山於接收机内部杂讯的加入,会使得输出端的讯号杂讯比降低,所以杂讯系数F值一定大於1,而杂讯指数NF值则大於0dB。对於一个可以分成几级串接起来的系统(如图一),其整体的杂讯系数F,可以山各级的增益和杂讯系数计算出来。山於第一级的杂讯会经过每一级的放大,所以影响整体的杂讯系数F最显着。第二级则不必经过第-•级的放大,影响次之

5、,……越到後级,其影响程度越不显着,如公式(1)=通常的计算,只须考虑到第二级就足够的了,以後的各级是可以忽略不计的。以一般常见的接收机来说,天线输入端之後就是射频(RF)放大级,再进入混波(MIXER)级、中频(IF)放大级……如图二。图二中的混波级为平衡式混波器,所以不但没有增益,反而有损失,但没有杂讯。整个接收机杂讯系数:F=1.585+[(1.778-1)/8*0.398]=1.829NF=2.62dB因为有射频放大级的增益12dB,使整个杂讯指数才增加0•62dB而已。当然,提高射频放大级的增益,是可以降低幣体接收机的杂讯系数,但是捉高到某个程度以後,效果就不明显了

6、。相反地,太高的射频放大级増益,也会造成混波级的问题。所以,射频放大级的増益目的,在建立起整体的杂讯系数,不必要求太高,大约在10dE左右即可。反倒是射频放大级主宰了整体的杂讯系数,如何选用低杂讯的主动元件、如何去设计偏压电路、尽量降低射频放大级的杂讯,就是一项垠重要的课题。依一般专通讯用HF接收机來说,杂讯指数大约在5〜10dBZ间。灵敏度的定义与量测实际上,接收机制造商所标示出來的灵敏度和前面所讨论的杂讯系数,虽然有密切的关系,却有所不同。通常所标示的灵敏度如:输入阻抗50Q,频率范围1.8〜30MHz吋,对於10dB的S/N比,其灵敏度之0・2pVo这种表示法可以用实际

7、的量测方法来了解所代表的意义,如图三:在接收机的声频输出,接上一个真正的rms电表,在输入端接一个讯号产生器(必须注意阻抗匹配)。首先将讯号产生器和接收机设従在特立的彊测频率,并调整讯号产生器,使其输出为零,此时在rms电表上的读值为接收机本身产生的内部杂讯功率。再慢慢地增加讯号产生器的输出,直到rms电表的读值比原來增加10dB,也就是S/N比为I0dE时,在读出讯号产生器的输出电压位准,如果是0・2uV的话,则此接收机的灵敏度就是0.2uV。对於不同的量测频率,接收机会有不同的杂讯系数,所以,要比较

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