Оценка чувствительности устройства

ТЕСТОВАЯ ЗАДАЧА №4-3

«Оценка чувствительности устройства»

Выполнил:

студент гр. 144М-1

__________Пучков В.О.

Проверил:

доктор физико-

математических наук,

профессор

_________Задорин А. С.

Задание:

На разработанной NI Multisim- модели определит коэффициент шума приемника и оцените его чувствительность, ограниченную шумами.

Исходные данные:

1.1. Диапазон частот - КВ- 8/1 (5,950-6,100 МГц);

1.2. Условия эксплуатации - стационарный;

1.3. Группа сложности - вторая;

1.4. Чувствительность, ограниченная шумами,

при отношении сигнал/шум не менее - 20 дБ

по напряжению со входа для внешней антенны,

мкВ, не хуже - 30;

1.5. Односигнальная избирательность по соседнему каналу

при расстройке ±9кГц, дБ, не менее - 60;

6. Односигнальная избирательность по

зеркальному каналу, дБ, не менее: 50

7. Глубина ручной регулировки усиления, дБ - 60.

8. Глубина ручной автоматической

регулировки усиления, дБ - 10.

Оценка чувствительности устройства

Чувствительность — способность радиоприёмника принимать слабые по интенсивности радиосигналы. Чувствительность, ограниченная шумами — чувствительность радиоприёмника, определяемая минимальным уровнем радиосигнала на его входе при заданном отношении уровней полезного сигнала и шума и заданном уровне полезного сигнала на выходе радиоприёмника.

Чувствительность можно оценить по формуле мощности или напряжения шумов:

где - постоянная Больцмана, - абсолютная температура (К), - шумовая полоса частот приемника (100 кГц), - коэффициент шума РПрУ, дБ, - относительная шумовая температура антенны на частоте, - входное сопротивление (50 Ом).

Определим относительную шумовую температуру антенны на частоте f0 = 6,05 МГц по формуле:

где значения f в МГц.

Подставив числовые значения получим:

Ниже приведен график зависимости температуры антенны от частоты.

Рисунок 3.1- Частотная зависимость относительной шумовой температуры антенны

Определим чувствительность по выше приведенной формуле:

Значения определили с помощью пакета MultiSim. Для этого во входном каскаде исследуемого радиоприемного устройства, построенного в пакете MultiSim. Сначала запускаем моделирование шумов, в результате которой получим спектральную плотность шумов, затем необходимо использовать постобработку результатов моделирования шумов. В постпроцессоре добавляется обработка результатов моделирования шумов по формуле - (db((inoise_spectrum)/4*1.38e-23*300*50)/2). Далее получаем график с коэффициентом шума, по которому определяем Ш = 35.

Ниже произведен расчет чувствительности без учета значения , для оценки его влияния:

Таким образом видно, что значения практически не влияет (порядка ), и при расчете его можно не учитывать.

Ниже приведены графики полученные в программе Ni Multisim спектральной плотности шумов (рисунок 3.2) и график зависимости коэффициента шума от частоты (рисунок 3.3).

Рисунок 3.2 - Расчет спектральной плотности шумов

Рисунок 3.3 – График анализа коэффициента шума

Рисунок 3.4 – Расчет коэффициента шума с заданным значением частоты 6.05 МГц

Как видно из рисунка 3.4 коэффициент шума составил 35,56 дБ

Рассчитаем соотношение сигнал/шум по напряжению при входном сигнале Eвх = 30 мкВ, тогда

данное значение соответствует техническому требованию т.е. выше 20 дБ.

Выводы

В этом заданий мы рассчитали чувствительность нашего устройство. При несущей частоте коэффициент шумов снизилась до минимума. Так же рассчитали соотношение сигнал/шум по напряжению при входном сигнале Eвх = 30 мкВ, тогда полученное значение соответствовало техническому требованию. Чтобы убедиться в этом мы использовали программу NI Multisim.