Communication 版 (精华区)

发信人: zzy (一笑而过), 信区: Communication
标  题:  揭开灵敏度的面目（zz）
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri Sep 16 12:12:02 2005), 转信

                                                                                
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揭 开 灵 敏 度 的 真 面 目 

无 线 电 接 收 机 规 格 可 以 采 用 测 试 仪 器 及 通 过 一 些 简 单 的 测 试  
步 骤 而 得 以 鉴 定 ， 进 行 这 些 测 试 目 的 是 要 评 估 接 收 机 、 检 修  
所 发 生 的 问 题 ， 以 及 核 对 效 能 。 有 不 少 的 接 收 机 参 数 都 是 很  
重 要 的 ， 但 当 中 最 为 人 所 讨 论 也 许 是 灵 敏 度 了 。 本 文 就 是 去  
看 看 到 底 怎 样 才 完 成 这 些 测 试 。 

灵 敏 度 是 甚 么 ？ 

接 收 机 灵 敏 度 乃 指 一 台 接 收 机 接 收 非 常 弱 信 号 时 的 表 现 如 何  
。 

正 如 与 大 多 数 的 工 程 测 量 一 样 ， 灵 敏 度 的 观 念 是 一 项 操 作 性  
定 义 ， 换 言 之 ， 这 是 标 准 的 程 序 ， 不 同 的 接 收 机 作 比 较 时 都  
造 出 一 致 的 结 果 ── 又 或 者 同 一 接 收 机 在 修 理 之 前 及 之 后 都 没 
 有 影 响 这 个 指 标 。 


灵 敏 度 基 本 上 是 一 场 SNR ﹝ 即 信 噪 比 ﹞ 游 戏 ， 或 者 更 适 当 的 是 
 信 号 加 噪 声 对 噪 声 比 (S+N)/N 。 对 于 每 一 台 接 收 机 或 放 大 器 而  
言 ， 基 本 噪 声 电 平 包 括 由 接 收 机 外 部 产 生 的 噪 声 和 由 接 收 机  
内 部 产 生 的 噪 声 ， 纵 使 接 收 机 的 天 线 输 入 端 接 上 了 一 个 屏 蔽  
的 匹 配 电 阻 ﹝ 不 是 天 线 或 者 信 号 产 生 器 ﹞ ， 都 会 显 示 有 某 个  
数 量 的 热 噪 声 。 


在 进 行 灵 敏 度 测 量 时 ── 或 者 比 较 接 收 机 灵 敏 度 规 格 ， 其 中 一 
 项 重 大 考 虑 是 带 宽 ， 以 及 其 他 形 式 的 噪 声 以 高 斯 形 态 分 布 (G 
aussian distribution) 于 所 有 可 能 的 带 宽 上 。 


于 任 何 一 定 时 刻 上 的 噪 声 值 乃 取 决 于 该 频 道 上 的 带 宽 ， 以 大  
部 份 的 接 收 机 而 言 ， 此 指 IF 选 择 性 带 宽 ， 虽 然 在 某 些 情 况 下  
音 频 带 宽 是 小 于 IF 带 宽 ， 但 是 该 数 字 会 支 配 一 切 。 


从 50W 电 阻 于 不 同 带 宽 里 所 预 期 的 热 噪 声 ， 总 是 要 查 明 于 不 同 
 灵 敏 度 下 的 带 宽 是 相 同 的 。 


SNR 的 两 种 不 同 定 义 ， 基 本 上 ， 你 听 不 到 已 掩 没 在 噪 声 里 的 信 
 号 ， 最 低 可 辨 别 信 号 (MDS) 在 操 作 上 被 定 义 为 该 信 号 电 平 与 本 
 底 噪 声 一 样 ， 又 或 者 该 信 号 电 平 于 接 收 机 的 噪 声 本 底 之 上 3d 
B ， 但 是 这 个 灵 敏 度 对 于 大 多 数 应 用 上 不 是 完 全 有 用 的 。 


我 可 以 肯 定 ， 没 有 人 会 收 听 比 噪 声 本 底 高 仅 3dB 的 信 号 ， 然 而 
 大 部 份 人 实 际 要 求 更 高 的 SNR 。 


虽 是 有 些 定 义 采 用 6dB 、 12dB 、 或 20dB ， 但 实 际 可 行 的 灵 敏 度 标 
 准 是 造 出 一 个 10dB SNR 的 信 号 电 平 ， 这 个 定 义 被 发 现 在 大 多 数 
 CW 、 AM 、 及 SSB 波 段 接 收 机 。 


信 号 产 生 器 


挑 选 信 号 产 生 器 作 灵 敏 度 测 量 ， 它 必 须 要 有 很 高 的 隔 离 数 字  
， 大 部 份 " 维 修 级 数 " 之 信 号 产 生 器 只 适 合 于 用 作 检 修 但 未  
能 满 足 于 灵 敏 度 上 的 测 量 ， 原 因 是 信 号 从 机 箱 凸 缘 及 控 制 柄  
周 围 逃 出 来 ， 假 如 你 有 一 台 灵 敏 的 接 收 机 或 者 频 谱 分 析 仪 ，  
就 可 以 检 测 这 个 不 必 要 的 信 号 。 


想 试 试 吗 ？ 先 把 一 已 屏 蔽 的 假 负 荷 连 接 到 信 号 产 生 器 的 输 出  
端 ， 然 后 调 节 信 号 产 生 器 的 输 出 电 平 至 零 ， 再 在 接 收 机 的 天  
线 输 入 端 接 上 线 状 天 线 或 者 拉 起 伸 缩 天 线 ， 然 后 调 校 接 收 机  
， 接 收 信 能 把 RF 增 益 调 至 最 大 ， 看 看 有 没 有 反 应 。 


信 号 产 生 器 上 也 应 有 一 个 已 校 准 的 输 出 控 制 器 ， 正 确 之 校 准  
或 以 dBm 表 示 ﹝ 即 相 对 于 在 50W 负 荷 上 /mW 损 耗 的 功 率 分 贝 数 ﹞  
， 或 以 mV 表 示 。 


有 些 信 号 产 生 器 更 备 有 一 个 输 出 指 示 表 ， 设 定 相 对 输 出 ， 亦  
可 以 获 得 " 校 准 " ， 只 要 在 信 号 产 生 器 输 出 与 被 测 接 收 机 之  
间 连 接 一 个 已 校 准 之 级 数 衰 减 器 ， 你 就 可 以 找 到 确 实 的 输 出  
电 平 。 


" 实 验 室 级 数 " 的 信 号 产 生 器 可 能 是 超 出 常 人 的 设 备 ， 但 在  
市 场 上 也 是 相 当 活 跃 ， 这 类 仪 器 在 互 联 网 上 都 有 刊 登 有 关 的  
资 料 。 假 若 你 不 需 要 最 新 的 数 字 合 成 式 信 号 产 生 器 ， 那 就 要  
退 而 求 其 次 ， 找 价 廉 质 素 好 的 信 号 产 生 器 。 


测 试 设 备 


衰 减 器 供 选 择 之 用 ， 如 果 信 号 产 生 器 已 装 备 有 经 校 准 之 输 出  
衰 减 器 ， 那 就 不 需 要 它 了 。 在 测 量 AM 接 收 机 时 ， 调 校 信 号 产  
生 器 至 有 30% 深 度 调 制 ， 及 1000Hz 调 制 频 率 。 


音 频 AC 电 压 表 乃 用 来 测 量 接 收 机 的 输 出 电 平 ， 最 理 想 是 该 仪  
器 以 分 贝 及 伏 特 作 为 校 准 ， 并 且 也 提 供 有 RMS 读 数 。 


接 收 机 必 须 作 正 当 调 校 ， 否 则 ， 测 量 会 有 所 偏 差 。 于 大 多 数  
测 试 设 备 当 中 ， 接 收 机 的 RF 与 AF 增 益 控 制 调 至 最 大 ， 关 掉 静  
噪 电 路 ， 此 外 ， 自 动 增 益 控 制 (AGC) 必 须 关 闭 ， 又 或 者 在 某 些  
接 收 机 中 按 照 制 造 商 指 示 用 DC 电 平 将 之 箝 制 。 


最 小 可 辨 别 信 号 灵 敏 度 


要 进 行 最 小 可 辨 别 信 号 测 量 ， 需 找 出 在 接 收 机 本 底 噪 声 之 上  
3dB 的 信 号 电 平 ， 以 dBm 或 mV 为 单 位 ， 做 法 为 ： 
·接 收 机 与 信 号 产 生 器 调 校 至 同 一 频 率 。  
·将 信 号 产 生 器 电 平 输 出 下 调 至 零 。  
·调 RF 与 AF 增 益 控 制 至 最 大 ， 倘 若 你 没 有 扬 声 器 假 负 荷 ， 可 能 
 把 音 频 输 出 控 制 调 至 一 个 舒 适 电 平 。  
·进 行 测 量 时 ， 先 量 在 AC 电 压 表 上 噪 声 输 出 ﹝ 即 丝 丝 声 ﹞ 的 R 
MS 值 ， 然 后 调 高 信 号 产 生 器 的 输 出 电 平 ， 直 至 接 收 机 输 出 电  
平 提 高 了 3dB 。  
也 可 以 用 同 样 步 骤 找 出 接 收 机 本 底 噪 声 的 数 值 。 先 量 度 输 出  
噪 声 电 平 ， 然 后 按 照 上 述 之 步 骤 找 出 最 小 可 辨 别 信 号 ， 接 收  
机 本 底 噪 声 电 平 会 与 信 号 产 生 器 输 出 电 平 一 样 ﹝ 减 去 在 线 上  
的 任 何 衰 减 ﹞ 。 


标 准 输 出 条 件 


用 作 消 费 者 无 线 电 接 收 机 的 灵 敏 度 规 格 采 用 一 个 标 准 输 出 指  
标 ， 一 个 典 型 接 收 机 灵 敏 度 规 格 会 是 这 样 的 ： " 由 1KHz 作 30%  
调 制 时 在 功 率 400mW 入 到 8W 负 荷 情 况 下 之 XXmV 值 " 。 


400mW 之 功 率 进 入 8W 负 荷 ， 这 是 与 在 AC 电 压 表 上 读 出 之 1.789V RM 
S 一 样 。 我 建 议 用 一 个 非 电 感 性 8W 电 阻 作 为 负 荷 ， 代 替 原 来 的 
 扬 声 器 ， 因 为 在 测 量 中 涉 及 的 声 音 电 平 颇 令 人 烦 扰 。 

为 到 这 个 1.789V RMS 输 出 电 压 值 ， 调 校 信 号 产 生 器 输 出 电 平 ， 并 
 从 信 号 产 生 控 制 上 读 出 电 平 值 。 

全 功 率 灵 敏 度 

有 些 旧 式 接 收 机 采 用 全 功 率 灵 每 度 数 字 ， 此 是 会 产 生 全 额 定  
音 频 输 出 功 率 的 信 号 电 平 。 

把 信 号 产 生 器 设 定 于 以 30% 深 度 之 1KHz 调 制 ， 调 校 接 收 机 与 信  
号 产 生 器 至 同 一 频 率 ， 并 提 供 高 输 出 电 平 ， 直 至 音 频 功 率 达  
至 全 额 定 功 率 电 平 一 一 譬 如 400mW 、 1W 、 或 者 以 本 人 所 属 的 接  
收 机 7.5W ， 造 出 这 种 条 件 的 信 号 电 平 就 是 该 接 收 机 的 " 灵 敏 度 
 " 了 。 

10dB(S+N)/N 测 试 

10dB 测 试 方 法 是 与 3dB 最 小 可 辨 别 信 号 方 法 相 同 ， 但 是 要 提 高  
信 号 产 生 器 电 平 ， 直 至 输 出 位 于 本 底 噪 声 之 上 的 10dB 。 

另 一 种 方 法 有 时 亦 应 用 于 AM 接 收 机 上 ： 
·按 照 上 述 讨 论 安 排 信 号 产 生 器 与 接 收 机 的 连 接 。  
·调 节 接 收 机 的 输 出 至 造 出 至 少 0.5W 音 频 输 出 功 率 ， 又 或 者 如 
 额 定 输 出 功 率 低 于 1W 的 话 ， 则 调 校 至 少 50mW 音 频 输 出 功 率 。  

·关 掉 调 制 ， 如 果 音 频 输 出 下 跌 至 少 10dB 的 话 ， 那 么 ， 信 号 产 
 生 器 上 的 设 定 便 是 10dB(S+N)/N 电 平 了 ， 又 如 果 电 平 下 跌 少 于 10 
dB 的 话 ， 就 要 将 信 号 产 生 器 的 输 出 电 平 往 上 调 小 许 然 后 再 尝  

试 。  
在 场 有 效 灵 敏 度 测 试 

这 种 测 试 只 在 接 收 机 安 放 的 位 置 上 进 行 ， 其 原 意 是 要 知 道 接  
收 机 在 其 实 际 安 装 环 境 中 的 表 现 如 何 。 
·按 照 上 述 之 讨 论 测 量 10dB(S+N)/N 灵 敏 度 ， 并 写 下 该 数 字 。  
·将 混 合 汇 接 器 、 两 檔 同 轴 转 换 开 关 、 天 线 、 假 负 荷 等 连 接 入 
 电 路 。  
·将 开 关 拨 接 假 负 荷 ， 并 量 度 灵 敏 度 ， 它 会 比 10dB 灵 敏 度 更 加 
 之 坏 。  
·将 同 轴 开 关 拨 接 天 线 ， 再 次 量 度 10dB 灵 敏 度 ， 它 应 更 低 。  
有 效 灵 敏 度 计 算 为 SNR10dB - (SNRLDAD - SNRANT) ‧; 数 字 SNRLDAD -  
SNRANT 为 退 化 因 数 ， 试 举 个 例 ， 假 设 10dB SNR 是 -122dBm ， 在 接 入  
负 荷 时 之 SNR 为 -77dBm ， 又 在 接 入 天 线 时 之 SNR 为 -70dBm ， 有 效 之 
 现 场 SNR 则 为 ： 


SNREFF=SNR10dB - (SNRLDAD - SNRANT) 


SNREFF=122dBm - [(-77dBm) - (-70dBm)] 


SNREFF=122dBm - [-7dBm] = -115dBm 


有 效 灵 敏 度 只 对 已 定 的 场 合 及 现 场 测 试 之 条 件 才 有 效 ， 如 果  
位 置 有 变 ， 又 或 如 果 现 场 之 噪 声 产 生 器 及 其 他 信 号 有 变 ， 就  
必 须 再 重 复 测 试 。 


FM 接 收 机 灵 敏 度 


测 量 FM 接 收 机 灵 敏 度 有 两 种 基 本 方 法 ： 20dB 静 噪 法 及 12db SINAD 
 法 。 20dB 静 噪 法 应 用 于 FM 广 播 波 段 接 收 上 ， 也 曾 一 度 流 行 于  
通 讯 接 收 机 上 ； 直 至 最 近 提 出 12dB SINAD 法 。 


20dB 静 噪 法 


此 法 依 赖 于 一 旦 达 到 限 制 信 号 电 平 FM 检 波 器 便 会 压 抑 噪 声 此  
事 件 上 ， FM 最 为 着 名 的 地 方 是 排 除 噪 声 ， 原 因 是 大 部 份 噪 声  
对 载 波 造 成 调 幅 影 响 。 


假 如 该 振 幅 可 以 被 箝 制 于 噪 声 成 效 的 电 平 之 下 ， 就 可 以 检 测  
频 率 变 化 ， 回 复 原 来 之 音 频 ， 这 种 作 用 称 之 为 " 静 噪 " ， 即  
是 噪 声 随 着 信 号 电 平 增 加 而 缩 减 。 


测 量 20dB 静 噪 法 灵 敏 度 如 下 ： 
·将 接 收 机 与 信 号 产 生 器 连 接 起 来 。 使 信 号 产 生 器 输 出 保 持 于 
 零 ， 信 号 调 制 应 被 设 定 于 适 合 被 测 接 收 机 的 类 型 。  
·调 节 RF 增 益 至 最 大 ， 调 校 音 频 输 出 至 在 AC 电 压 表 度 盘 上 造 出 
 一 个 接 近 高 端 的 读 数 。  
·关 掉 调 制 ， 调 高 信 号 产 生 器 的 输 出 电 平 ， 直 至 AC 电 压 表 上 读 

 数 下 跌 了 20dB ， 完 成 这 一 点 的 信 号 产 生 器 输 出 电 平 正 就 是 20d 
B 静 噪 灵 敏 度 ── 典 型 值 低 于 1mV 。  

SINAD 灵 敏 度 


FM 接 收 机 的 灵 敏 度 常 以 SINAD 表 示 ， 这 种 信 噪 比 方 法 认 为 ， 检  
测 问 题 不 仅 取 决 于 信 号 与 噪 声 电 平 ， 还 决 定 于 失 真 ， SINAD ﹝  
信 号 一 噪 声 一 失 真 ﹞ 方 法 由 程 式 (1) 表 达 ： 


SINAD = 信 号 + 噪 声 + 失 真 / 噪 声 + 失 真 ...........(1) 

若 以 分 贝 单 位 表 示 ， 可 用 以 下 之 程 式 

SINAD(db)=20log x V ﹝ 信 号 ﹞ + V ﹝ 噪 声 ﹞ + V ﹝ 失 真 ﹞ / V ﹝ 噪 声 ﹞ 
 + V ﹝ 失 真 ﹞ .........(2) 

式 中 ： SINAD(db) 为 以 分 贝 表 示 SINAD 灵 敏 度 ， V ﹝ 信 号 ﹞ 为 由 于  
信 号 造 成 的 输 出 电 压 ， V ﹝ 噪 声 ﹞ 为 由 于 噪 声 造 成 的 输 出 电 压 

 ， 又 V ﹝ 失 真 ﹞ 为 由 于 失 真 造 成 的 输 出 电 压 。 


标 准 12dB SINAD 灵 敏 度 相 当 于 一 个 4:1 之 S/N 比 ， 当 中 噪 声 与 失 真 
 的 总 电 压 值 是 信 号 电 压 的 25% 。 当 信 号 电 平 越 来 越 高 时 ， SINA 
D 值 与 10dB S/N 比 值 趋 向 于 聚 合 。 


SINAD 测 量 的 典 型 测 试 设 备 ， 输 出 AC 电 压 表 与 总 谐 波 失 真 分 析  
仪 作 为 综 合 测 量 ， 量 度 音 频 负 荷 ﹝ 扬 声 器 、 负 荷 电 阻 寺 ﹞ 上  
的 输 出 信 号 。 
·调 节 信 号 产 生 器 与 接 收 机 至 同 一 之 频 率 。  
·设 定 标 准 条 件 ： 调 频 信 号 1KHz 正 弦 波 ， 频 率 偏 移 设 定 于 该 服 
 务 所 用 最 大 偏 移 的 60% ， 譬 如 以 FM 广 播 波 段 接 收 机 而 言 ， 最 大 
 偏 移 为 Alt+017775% ， 所 以 将 信 号 产 生 器 的 偏 移 量 设 定 于 0.6 x 75 
KHz=Alt+017745KHz ， 又 以 为 Alt+01775KHz 偏 移 而 设 计 的 通 信 接 收 机 而 
 言 ， 则 把 信 号 产 生 器 偏 移 设 定 于 0.6 x Alt+01775KHz=Alt+01773KHz。  

·调 校 接 收 机 音 频 输 出 至 接 收 机 额 定 音 频 输 出 的 一 半 。  
·调 节 信 号 产 生 器 输 出 直 至 输 入 信 号 有 足 够 的 强 度 而 造 成 25%  
失 真 ， 这 就 是 12dB SINAD 灵 敏 度 了 。  
专 用 的 SINAD 灵 敏 度 测 试 表 在 仪 器 内 将 谐 失 真 分 析 仪 与 音 频 AC  
电 压 表 两 种 功 能 合 并 一 起 。 

【 在 skale (空水澄鲜) 的大作中提到: 】
:  [转帖]揭开灵敏度的面目
: [转帖]揭开灵敏度的面目
: 揭 開 靈 敏 度 的 真 面 目
: ...................

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         ☆ ．·°∴° ☆  ．·°∴°．☆°★°∴°                            
          °∴ 那怕星际无垠 ☆∴☆° ．·★°∴° °                             
         ∴°．°★ ．·°∴°°∴°．★☆° ．·                                
          °．☆° ．★·我也要追到你  °．°°．★                              
          ．·°∴★°．°∴°．☆° ．·°∴°．°                             
          ．·°∴°★．°．∴·°°并永远爱你∴☆°


※ 修改:·skale 于 Sep 17 08:12:15 修改本文·[FROM: 202.118.230.57]
※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.230.57]