接收靈敏度測量

接收靈敏度測量是指對接收機或包括列印、可聽、可視信息輸出部件的接收設備,在輸出可達規定的可用強度和滿意質量條件下,所需的按規定輸入的射頻信號的最低強度的測量,用以評價其接收弱信號的能力。由於接收設備的品種和用途不同,輸入射頻信號的規格、輸出信號的強度和衡量輸出質量的參數也各不相同。雖然對不同用途接收設備的靈敏度測試方法做出規範化的規定,可以增加其表述準確性和可比性,但同一類型接收機做不同用途時的靈敏度仍不可能有良好的一致性。

定義

接收靈敏度測量是指對接收機或包括列印、可聽、可視信息輸出部件的接收設備,在輸出可達規定的可用強度和滿意質量條件下,所需的按規定輸入的射頻信號的最低強度的測量,用以評價其接收弱信號的能力。

接收靈敏度

無線傳輸的接收靈敏度類似於人們溝通交談時的聽力,提高信號的接收靈敏度可使無線產品具有更強地捕獲弱信號的能力。這樣,隨著傳輸距離的增加,接收信號變弱,高靈敏度的無線產品仍可以接收數據,維持穩定連線,大幅提高傳輸距離。普通11g產品的接收靈敏度一般為-85dBm,目前市面上的無線產品接收靈敏度最高可達-105dBm,比普通產品提高了20dB。而專業的接收機的接收靈敏度可以達到-120dBm。每增加3dB,接收靈敏度提高一倍。

Rx是接收(Receive)的簡稱。無線電波的傳輸是“有去無回”的,當接收端的信號能量小於標稱的接收靈敏度時,接收端將不會接收任何數據,也就是說接收靈敏度是接收端能夠接收信號最小門限。

接收靈敏度仍然用dBm表示,通常WiFi無線網路設備所標識的接收靈敏度(如-83dBm),是指在11Mbps的速率下,誤碼率(BitErrorRate)為10-5(99.999%)的靈敏度水平。無線網路的接收靈敏度非常重要,例如,發射端的發射能量為100mW或20dBm時,如果11Mb速率下接收靈敏度為-83dBm,理論上傳輸的無遮擋視距為15km,而接收靈敏度為-77dBm時,理論上傳輸的無遮擋視距僅為15Km的一半(7.5km),或者相當於發射端能量減少了1/4,既相當於25mW,或14dBm。

最大可用靈敏度

最大可用靈敏度是指保證接收設備正常工作所需輸出信號電平或信噪比,單以假天線阻抗輸入的最低信號電平中的較大者。調節增益可使前者與後者測得的靈敏度相等時稱之為“噪聲受限”的;增益已調至最大需提高輸入信號電平才能滿足輸出信號電平要求,從而無需再考慮信噪比要求時稱為“增益受限”的。當接收設備含有非線性檢波器、鑒頻器、鑒相器、電報整形器時,輸出信噪比不再與輸入信號電平成正比,因而常以信號的失真、損傷或誤碼率、錯字率作為輸出質量的約束參數,此時得出的最大可用靈敏度稱為“失真受限”的或“損傷受限”的。

表示靈敏度的輸入信號強度可以是電動勢e(μV或dBμV)或功率電平P×(dBm),對於內附天線的接收設備則常用場強E(μV/m)表示。

噪聲係數

噪聲係數是指接收機輸入電阻的熱噪聲與折算到輸入端的接收機內部噪聲之和,與輸入電阻熱噪聲之比。它不僅可用以描述線性接收機輸出信噪比相對於輸入信噪比的劣化程度,而且是用於各類業務的各種線性接收機和接收機非線性部件前線性電路的噪聲特性的一致量度,並與以信噪比定義的靈敏度具有確定的對應關係:

接收靈敏度測量 接收靈敏度測量
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式中e為與輸入電阻串聯的電動勢,μV;k為波爾茲曼常數,1.37×10-23J/K;T0為常溫絕對溫度,293K;R為等效源電阻(假天線),Ω,B為等效全頻帶噪聲頻寬;(C/N)為非線性部件前接收機頻寬;( )為輸出信噪比為非線性部件前信噪比;F為噪聲係數(功率比)。

由於噪聲功率在以確定的輸入電阻為參考的條件下與絕對溫度T成正比,可定義T為噪聲溫度,並與噪聲係數具有確定的對應關係:

接收靈敏度測量 接收靈敏度測量

用噪聲溫度T描述包括低噪聲參量放大器的衛星地球站接收系統的噪聲特性將是最直觀的,且可以射電呈飽和通量密度Ws(dBW/m2)作為接收場強用Y因子法求得。

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