Die Empfindlichkeit des Verstärkers hängt von der Verstärkung ab: Sie ist höher als die Verstärkung höher ist. Die Empfindlichkeit eines Funkempfängers wird jedoch nicht nur durch seine Fähigkeit bestimmt, die empfangenen Signale zu verstärken. Wenn ein solches Gerät absolut geräuschlos wäre, dann würde seine Empfindlichkeit tatsächlich nur durch die Fähigkeit bestimmt, die empfangenen Funksignale zu verstärken. Trennen Sie die Antenne vom Radio und stellen Sie den Lautstärkeregler auf Maximum: Im dynamischen Lautsprecherkopf erscheint ein Geräusch, das an das Geräusch von rieselndem Sand oder kleinen Körnern erinnert. Das ist das Eigenrauschen des Radios. Er legt die Grenze der tatsächlichen Empfindlichkeit des Funkempfängers fest. Schließlich können Sie nur das empfangene Signal hören, dessen Lautstärke nicht geringer ist als die Lautstärke des Rauschens. Im Hörfunk wird akzeptiert, dass der Lautstärkepegel der Funkübertragung den Rauschpegel am Ausgang des Hörfunkempfängers um 20 dB (10-fach) und im VHF-Bereich um 26 dB (20-fach) überschreiten sollte.
Der Hauptgrund für das Rauschen eines Funkempfängers ist die thermisch chaotische Bewegung elektrisch geladener Teilchen. Widerstände, Transistoren, Vakuumröhren, Schwingkreise, sogar Drähte, kurz gesagt, der gesamte Radioempfänger von der Antenne bis zum Lautsprecherkopf erzeugt Rauschen. Das Rauschen der Antenne, des Eingabegeräts und der ersten Verstärkerstufe ist besonders gefährlich, weil es von allen anderen Stufen des Empfängers verstärkt wird. Sie erzeugen Rauschen und industrielle Interferenzen mit einem breiten Frequenzbereich und fallen daher in die Empfängerbandbreite, Signale von starken Radiosendern sowie Radioemissionen von der Sonne und sogar der Galaxie. Alle Störgeräusche überlagern das empfangene Signal und verringern die eigentliche Empfindlichkeit des Empfängers. Daher wird die Empfindlichkeit in der Regel durch den niedrigsten Pegel des Eingangssignals charakterisiert, der am Ausgang der ZF den angegebenen Signal-Rausch-Abstand liefert. In der Amateurfunkpraxis, aber auch bei der Messung von Parametern von Rundfunkempfängern, wird die Empfindlichkeit jedoch häufig durch den niedrigsten Signalpegel am Empfängereingang gekennzeichnet, der bei einem gegebenen Signal-Rausch-Verhältnis eine Standard-Empfängerausgangsleistung von 50 mW liefert Ratio und maximale UHF-Verstärkung, d.h. Rauschen wird auch UZCH berücksichtigt.
Als Standardleistung werden 50 bzw. 5 mW angenommen - für einen Empfänger mit einer maximalen Ausgangsleistung von bis zu 150 mW. Es ist jedoch unbequem, die Leistung direkt zu messen, daher wird die Ausgangsspannung gemessen. Kennen Sie den Nennwiderstand Yan der Schwingspule des Lautsprechers (er ist in der technischen Dokumentation des Lautsprechers angegeben), gemäß der Formel Uout = ~~ v PRkom oder nach dem Diagramm in Abb. 61 können Sie die Ausgangsspannung bestimmen, die der Leistung von 50 mW entspricht.
Reis. 61. Die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Impedanz der Schwingspule
Die tatsächliche Empfindlichkeit wird in einer abgeschirmten Kammer gemessen, die das Zielen von Fremdsignalen auf den Antenneneingang des Empfängers ausschließt. Unter Amateurbedingungen kann die Rolle einer solchen Kammer bis zu einem gewissen Grad von einem Raum in einem modernen Plattenhaus übernommen werden, dessen Wände mit Metallbeschlägen durchbohrt sind. Dem Eingang des Funkempfängers wird vom GSS über ein Anpassgerät ein Hochfrequenzsignal zugeführt. Dabei spielt die Qualität der Anpassung des Ausgangs des Generators an den Eingang des Empfängers eine entscheidende Rolle. (Antennen-Ersatzschaltbilder sind in Abb. 57 dargestellt.) Die Ausgangsimpedanz des Generators GSS-6 (G4-1) bei Verwendung eines externen Teilers ist gleich dem Innenwiderstand dieses Teilers: an Klemme "10" - 80 Ohm, an Klemme "1" - 8 Ohm, an Klemme "0,1" - 0,8 Ohm. Beim Anschluss der Dummy-Antenne an Klemme „10“ des externen Teilers den Widerstand R 3 kann fehlen; Das gleiche passiert, wenn Sie das Äquivalent der Antenne direkt an die Ausgangsbuchse des GSS-6-Generators (separater Teiler) anschließen. Beim Anschluss an die Klemme „1“ des externen Teilers entspricht der Widerstandswert des Widerstands R 3 sollte 80 - 8 = 72 Ohm betragen, bei Anschluss an die Klemme "0,1" 80 - 0,8 = 79,2 Ohm. Beim Messen der Empfindlichkeit im VHF-Band beträgt die Ausgangsimpedanz des GSS normalerweise 75 Ohm, daher müssen Sie ein Antennenäquivalent verwenden, dessen Schaltung in Abb. 57, g (ohne zusätzliche Widerstände). Bei Verwendung eines Feldgenerators (siehe Abb. 58) muss der Rahmen an der Ausgangsbuchse des Generators und nicht an einem externen Teiler angeschlossen werden. Die Ersatzantenne muss sorgfältig abgeschirmt, direkt am Antenneneingang des Funkempfängers platziert und mit einem Standardstecker mit diesem verbunden werden. Der Schirm des Äquivalents wird mit einem 10 - 20 mm langen Leiter an die Klemme "Erde" des Empfängers angeschlossen, und der externe Teiler des Generators wird mit kurzen Leitern an das Äquivalent angeschlossen. Nur unter diesen Bedingungen kann die Empfängerempfindlichkeit mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden.
An die Schwingspule des Lautsprecherkopfes oder dessen Äquivalent ist eine Ausgangsanzeige oder besser ein elektronisches Voltmeter angeschlossen, das auf den Effektivwert der Wechselspannung anspricht. Beim Messen von Rauschspannung, deren Wellenform chaotisch ist, ist die Kalibrierung eines Voltmeters, das auf die Amplitude oder die durchschnittliche gleichgerichtete Spannung anspricht, falsch. Aber Sie können mit einem gewöhnlichen Voltmeter auskommen, da der Empfindlichkeitsmessfehler hauptsächlich von der Genauigkeit der Bestimmung der GSS-Ausgangsspannung abhängt, die selten besser als 10% ist.
Gemessen wird an drei Punkten des Bereichs: an den Rändern und in der Mitte. Der Empfänger wird auf die gewünschte Frequenz abgestimmt und der Lautstärkeregler auf Maximum gestellt (der Bandbreitenregler der ZF steht auf die Position des breitesten Bandes; gleiches gilt für die Klangregler). Das GSS enthält AM mit einer Frequenz von 1000 Hz und einer Tiefe von 30 %. Der GSS wird entsprechend der maximalen Abweichung des Pfeils der Leistungsanzeige auf die Frequenz des Funkempfängers abgestimmt. Dann wird der GSS-Ausgangsspannungspegel so eingestellt, dass die Ausgangsanzeige die Spannung festlegt, die der Standardausgangsleistung entspricht. Die Empfindlichkeit des Empfängers entspricht der Ausgangsspannung des GSS (in Mikrovolt), die von der Dämpfungsskala genommen wird.
Als nächstes finden sie heraus, ob diese Empfindlichkeit echt ist, also einem gegebenen Signal-Rausch-Verhältnis entspricht. Schließlich misst die Ausgangsanzeige die resultierende Spannung, die die Summe der Signalspannungen ist U e, Lärm Ähm und externe Störungen Up. Um diese Komponenten zu messen, wird die GSS-Modulation ausgeschaltet. In diesem Fall sinkt die Anzeige der Ausgangsanzeige merklich und entspricht dem Wert ( U 2 m+ U 2 n) -2 , da zu diesem Zeitpunkt keine Tonfrequenzspannung an der Last des Empfängerdetektors aus dem GSS-Signal anliegt. Dann wird die Spannung des Eigenrauschens des Empfängers gemessen, wozu der Antenneneingang des Empfängers kurzgeschlossen wird. Jetzt gelangen keine externen Störungen mehr in den Empfänger, und die Anzeigen der Ausgangsanzeige werden nur noch durch internes Rauschen bestimmt. Berechnen Sie das Verhältnis ( U 2 m+ U 2 u/ Ähm ) -2 . Wenn es mindestens 4-mal kleiner ist als das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis, dann ist die Einwirkung externer Störungen U n vernachlässigt und der zuvor erhaltene Empfindlichkeitswert ist die tatsächliche Empfängerempfindlichkeit. Wenn dieses Verhältnis größer als das angegebene ist, bedeutet dies, dass das Empfängerrauschen reduziert werden muss. Dazu z. B. mit einem UZCH-Regler die Verstärkung des Empfängers reduzieren, den Antenneneingang des Empfängers schließen und die Spannung messen Ähm internes Rauschen. Dann wird, ohne die Position des Lautstärkereglers des Empfängers zu verändern, der Antenneneingang geöffnet, die Modulation im GSS eingeschaltet und seine Ausgangsspannung so lange eingestellt, bis die Ausgangsanzeige des Empfängers die Spannung anzeigt, die der Standardausgangsleistung von 50 mW entspricht . Definiere eine neue Beziehung U e! Ähm oder ein Ausdruck unter Berücksichtigung der Störspannung U n– Entspricht er dem vorgegebenen Wert, so erhält man den Wert der tatsächlichen Empfindlichkeit des Empfängers. Ist sie wieder schlechter als die Vorgabe, dann wird die Empfängerverstärkung wieder reduziert usw.
Bei der Messung der Empfindlichkeit von UKW-Rundfunkempfängern mit FM muss die TSS folgende FM-Parameter liefern: Modulationsfrequenz 1000 Hz, Frequenzhub (Schwenkbandbreite) 15 kHz.
Welche Empfindlichkeit sollte ein Funkempfänger haben? Es hängt von seinem Zweck und seiner Klasse ab. Empfänger für den HF-Amateurfunk haben eine sehr hohe Empfindlichkeit (ca. 1 - 3 μV). Dies ist die maximale Empfindlichkeit eines Empfängers, der mit einer konventionellen Antenne arbeitet, da die von ihm wahrgenommenen externen Störungen zu groß sind. Die Empfindlichkeit von Rundfunkempfängern der höchsten Klasse in den Bereichen DV, SV und KB beträgt 50 μV, für niedrigere Klassen 200 - 300 μV. Wenn der Empfang über eine interne Magnetantenne erfolgt, sollte die Empfindlichkeit des Empfängers im Bereich von 1 - 3 mV / m liegen. Die Empfindlichkeit von Rundfunkempfängern im UKW-Bereich liegt bei 10 - 30 μV, bei Rundfunkempfängern der Spitzenklasse sogar bei 5 μV.
Beachten Sie, dass die Messungen meistens ein überschätztes Ergebnis liefern, d. h. die tatsächliche Empfindlichkeit des Empfängers ist schlechter als die Instrumente anzeigen. Die Hauptquelle für Messfehler, insbesondere bei empfindlichen Empfängern, ist das Eindringen von Signalen am anderen Empfängereingang als der Dummy-Antenne. Und noch eine Anmerkung: Wenn die Empfindlichkeitsmessung ein sehr geringes Ergebnis liefert, dabei eine große Empfindlichkeitsungleichmäßigkeit über die Reichweite festgestellt wurde und vorläufige Messungen der Verstärkungen einzelner Empfängerblöcke einen normalen Betrieb zeigten, dann ist das der Grund für die geringe Empfindlichkeit des Superheterodyn-Empfänger wird höchstwahrscheinlich eine schlechte Paarung von Eingangs- und Heterodyn-Einstellungskonturen sein.
Jedes elektronische Gerät, und erst recht ein so komplexes wie ein Stereoradio, muss eine lange Liste von besonderen Anforderungen erfüllen, damit ein Hersteller es legal verkaufen darf. Allerdings steht dem Käufer in der Regel nur ein Teil der in der Liste der technischen Merkmale angegebenen Parameter zur Verfügung. Darunter immer und vor allem - Empfindlichkeit, dann Selektivität, Signal-Rausch-Verhältnis, nichtlinearer Verzerrungskoeffizient und eine Reihe anderer. Aus diesen Gründen sollten Sie beim Kauf eines Mehrkanal-AV-Receivers, eines klassischen Tuners oder eines Autoradios, um die Empfangsqualität später nicht zu bereuen, voll gerüstet an die Bewertung Ihres zukünftigen Kaufs herangehen.
Empfindlichkeit
Abhängigkeiten des Ausgangssignals, Rauschens und Stereotrennung vom Eingangssignalpegel
Die Empfindlichkeit charakterisiert die Fähigkeit eines Funkempfängers, ein schwaches Funksignal zu empfangen. Dies ist das minimale Eingangssignal, das unter bestimmten Bedingungen den gewünschten Ausgangspegel liefert, normalerweise das Signal-Rausch-Verhältnis. Beim Blick auf die Parametertabelle in der Anleitung fällt auf, dass die Hersteller die ausführlichsten Angaben zur Empfindlichkeit machen: Bis zu fünf ihrer Werte sind mit Kommentaren versehen, die die Messbedingungen definieren. Hier ist die maximale Empfindlichkeit und die Empfindlichkeit im Prim-Modus "Stereo" und "Mono". Welche ist die wichtigste? Worauf ist zuerst zu achten? Welcher Wert kann als Garant für einen qualitativ hochwertigen Empfang dienen? Oder vielleicht ist es alles vom Bösen?
Normalerweise ist notwendigerweise ein Empfindlichkeitswert vorhanden, der in Analogie zu GOST als Maximum bezeichnet werden kann, als nutzbare Empfindlichkeit bezeichnet wird (einige Firmen in russischsprachigen Versionen der Anweisungen nennen es echte Empfindlichkeit) und angibt, dass der Wert wann erhalten wurde gemessen nach dem IHF-Standard. Diese amerikanische Norm legt die Parameter und Bedingungen für die Messung von FM-Signalempfängern fest, und es entspricht ihren Anforderungen, dass Empfindlichkeitswerte in dBf angegeben werden. Wir haben bereits geschrieben, dass dBf oder in russischer Schreibweise dBf ein relativer Wert ist, der die Empfindlichkeit in Dezibel relativ zu der Spannung angibt, die einem Femtowatt bei einer Last von 75 Ohm entspricht. Eigentlich das Femtowatt selbst - die Leistung ist vernachlässigbar, 10 -15 weniger als ein Watt, d.h. 1 geteilt durch 100000000000000 (Millionen Milliarden). Zur Verdeutlichung stellen wir ein Nomogramm zur Verfügung, das den Vergleich von Empfindlichkeitswerten in µV und dBf erleichtert.
Um zu verstehen, warum sich die Empfindlichkeitswerte unterscheiden, wenden wir uns der zweiten Abbildung zu, die die Abhängigkeit von Ausgangssignal, Rauschen und Trennung vom Eingangssignalpegel zeigt. Natürlich sind dies Graphen eines realen Empfängers und ähnliche Graphen für andere Modelle können sich in numerischen Werten unterscheiden, aber die Art der Abhängigkeiten bleibt immer erhalten.
Manche Hersteller geben einfach die genauen Messbedingungen an (z. B. bei 3 % Verzerrung und 26 dB Signal-Rausch-Abstand), die den Anforderungen dieser amerikanischen Norm am häufigsten genügen. Diese Empfindlichkeit kennzeichnet die Fähigkeit des Empfängers, ein schwaches Signal zu empfangen, das in keiner Weise als Musikquelle betrachtet werden kann, sondern nur zum Empfang von Sprachnachrichten. Außerdem, und das wird fast nie in den technischen Daten angegeben, dass dies die Empfindlichkeit beim Empfang eines Monosignals ist. Auf unserer Grafik entspricht diese Empfindlichkeit dem Wert A. Musik kann man eigentlich nur mit einem viel höheren Signal-Rausch-Abstand hören, und eine solche Empfindlichkeit ist auch gegeben (obwohl nicht alle Hersteller, wir empfehlen dem nachdenklichen Leser zu entscheiden, warum) , wobei die Werte für den Empfang von Mono- und Stereosignalen getrennt angezeigt werden. Sie nennen es Beruhigungsempfindlichkeit oder einfach Sensibilität in englischen Anweisungen. Manchmal wird bei einem Signal-Rausch-Verhältnis von 46 dB gemessen, manchmal - 50 dB. In der Grafik sind seine Werte für einen Signal-Rausch-Abstand von 50 dB für Mono (B) und Stereo (C) markiert. Bitte beachten Sie, dass bei Erreichen des geforderten Signal-Rausch-Abstands (50 dB) im Fall C praktisch noch keine Stereotrennung vorhanden ist. In der Realität wird ein Receiver mit ähnlichen Eigenschaften ab einem Eingangspegel von mehr als 45 dBf beginnen, ein Stereosignal gut zu empfangen. Der qualitativ hochwertige Empfang eines Stereosignals ist immer von größtem Interesse. Bei den besten Tunermodellen überschreitet die Empfindlichkeit (Stereo, Signal-Rausch-Verhältnis 50 dB) nicht 17 μV (36,1 dBf), und bei Massenmodellen für einen hochwertigen Empfänger sollte diese Empfindlichkeit 28–30 nicht überschreiten μV. Einige Hersteller, die auf den Markt der deutschsprachigen Länder in Europa ausgerichtet sind, geben die Empfindlichkeit gemessen nach der deutschen Norm (DIN) an, und aufgrund einiger Unterschiede in den Messbedingungen sind ihre Werte in diesem Fall 10-15 μV höher.
Signal-Rausch-Verhältnis
Wie bereits bei der Diskussion der Empfindlichkeit deutlich geworden ist, hängt der Signal-Rausch-Abstand am Ausgang des Funkempfängers vom Pegel des empfangenen Signals ab. Bei niedrigen Pegeln kann Rauschen das Signal im Allgemeinen unterdrücken, d. h. größer werden als er. Dies ist eines der Merkmale beim Empfang eines Signals mit Frequenzmodulation. Daher geben die Beschreibungen den Signal-Rausch-Abstand für ein ausreichend starkes Signal (typischerweise um 65 dBf) an, wenn es bereits seinen Maximalwert erreicht. Bei einem Monosignal sind es etwa 70 dB, bei Stereo sind es meist 5 dB weniger. Bei den besten Modellen kann dieses Verhältnis 3-5 dB höher sein.
Selektivität
Beim Radioempfang ist es notwendig, nur das gewünschte Signal auszuwählen und alle störenden zu unterdrücken. Solche schädlichen Signale können von Radiosendern in der Nähe stammen. Der Zwischenfrequenzverstärker (ZF) ist für den Empfang des erforderlichen Signals und die Unterdrückung von Fremden im Empfänger verantwortlich, und bei modernen Modellen ist der keramische ZF-Filter speziell für diese Auswahl verantwortlich. Kein solches Filter ist ideal, also eines, das alle Signale im Durchlassbereich absolut unverzerrt durchlässt und Störungen außerhalb davon vollständig unterdrückt. An der Grenze (bei mehr, bei weniger) befindet sich immer ein gewisser Frequenzbereich, in dem die Anteile des Spektrums des empfangenen Signals bereits gedämpft sind, die Störung aber noch nicht ausreichend unterdrückt ist. Theoretisch ist das Spektrum eines FM-Signals sehr breit, und der allgemein akzeptierte Wert für die ZF-Filterbandbreite von etwa 400 kHz ist ein Kompromiss zwischen der Qualität des empfangenen Signals (siehe unten zu nichtlinearen Verzerrungen) und der Anzahl der Funkfrequenzen Sender, die in das zugewiesene Sendeband passen, ohne sich gegenseitig zu stören. Die Selektivität, deren Wert in der Beschreibung angegeben ist, zeigt an, wie stark das unerwünschte Signal im Verhältnis zum empfangenen gedämpft wird. Ein Wert von mehr als 50 dB gilt als gut, wenn die Frequenz des Störsignals 300 kHz niedriger und höher als die Frequenz des Nutzsignals ist. Um den Effekt zu verstärken, geben die Hersteller manchmal einen Selektivitätswert bei 400 kHz Verstimmung an, dann sind es 10 Dezibel mehr.
Nichtlineare Verzerrung
Der Grad der nichtlinearen Verzerrung im Empfänger von Signalen mit Frequenzmodulation hängt nicht nur von der Schaltung der Ausgangs-Tieffrequenzstufen ab, sondern auch stark von der Bandbreite bei der Zwischenfrequenz. Bei seriösen Empfängern kann es variabel sein (meistens umgeschaltet), um bei schwachem Signalempfang einen Kompromiss zwischen Verzerrung und akzeptablem Rauschpegel zu bieten. Es wird angenommen, dass der lineare Abschnitt der Frequenzdetektorkennlinie, der das FM-Signal in ein Audiosignal umwandelt, mindestens 1 MHz betragen muss, um eine geringe Verzerrung zu erreichen. Vergleichen wir dies nun mit der ZF-Bandbreite, wird deutlich, warum der THD-Pegel bei ansonsten recht ordentlichen Geräten 0,8 % erreichen kann (im Stereo-Empfangsmodus). Bei den besten Empfängern überschreitet der THD-Wert 0,1 % für ein Monosignal und 0,15 für ein Stereosignal nicht.
Kanaltrennung
Auf den Seiten des Magazins haben wir bereits über einige Parameter gesprochen, die die Qualität des Stereo-Empfangs bestimmen, aber das Wichtigste für die korrekte Wiedergabe eines Stereo-Panoramas ist das Erreichen der erforderlichen Kanaltrennung. Unser Diagramm zeigt, dass die Trennung wie andere Parameter vom Pegel des empfangenen Signals abhängt. Außerdem kommt es auch auf die Symmetrie des ZF-Frequenzpfades an. Der Wert von 40 dB ist praktisch die Grenze und nach den Vorstellungen der 50er Jahre, als Stereo-Rundfunksysteme entwickelt wurden, völlig ausreichend. Beachten Sie, dass selbst das Messen von Stereomodulatoren nicht mehr Trennung bietet. Um den Betrieb eines Stereodecoders bei einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis zu gewährleisten, werden manchmal spezielle Schemata, sowohl automatisch als auch manuell aktiviert, verwendet, um die Trennung bei hohen Frequenzen künstlich zu reduzieren. Solche Geräte werden als HIGH BLEND bezeichnet. Dadurch kann man das Rauschen auf ein akzeptables Maß reduzieren und verliert relativ wenig im Stereopanorama.
Andere Optionen
Oft werden in der technischen Beschreibung der Wert des ungleichmäßigen Frequenzgangs des Ausgangssignals im Band 30 Hz - 15 kHz und die ZF-Unterdrückung angegeben. Bei modernen Empfängern kann eine Unebenheit von ±1 dB als gut angesehen werden, obwohl es Modelle mit einer Blockierung von bis zu 3 dB an den Rändern des Bereichs gibt. Die Zwischenfrequenzunterdrückung ist insofern interessant, als die möglichen Störungen bei dieser Frequenz die Empfangsqualität am stärksten beeinträchtigen. Ein Beispiel. Vor zwanzig Jahren, zurück in der Sowjetunion, wurde ein Empfänger einer bekannten japanischen Firma zum Verkauf angeboten, der nach einem Schema mit zwei Zwischenfrequenzen hergestellt wurde. Dieses Schema bietet eine bessere Selektivität für alternative Empfangskanäle. Da die erste (hohe) Zwischenfrequenz jedoch genau der Frequenz entsprach, auf der der Radiosender Mayak in Moskau im VHF-Band sendete, empfing er sie nur hier ...
Der Funkempfangsteil in modernen Geräten ist scheinbar einfach bis an die Grenze: eine Hochfrequenzeinheit und ein Paar Mikroschaltkreise
All dies gilt für UKW- (oder UKW-)Empfang. Für AM-Bänder (Mittel- und Langwelle), bei denen Rundfunk nur als Information angesehen werden kann, werden normalerweise nicht mehr als zwei oder drei Parameter angegeben: Empfindlichkeit, Selektivität und Signal-Rausch-Abstand. Wird die Empfindlichkeit an den Klemmen des Antenneneingangs gemessen, so wird ihr Wert in µV angegeben. Da jedoch fast alle modernen stationären Empfänger und Tuner mit einer Rahmenantenne ausgestattet sind, werden die Werte nur dafür in μV / m (Mikrovolt pro Meter) angegeben. Ein typischer Wert ist 300 - 400 µV/m und für den elektrischen Eingang der Antenne 30 - 40 µV. Die Nachbarkanalselektivität (bei AM-Rundfunk beträgt diese Verstimmung nur 9 kHz) überschreitet selten 30 dB, und Massenempfänger haben Werte, die um 3 bis 5 dB geringer sind. Gleichzeitig erreicht der Signal-Rausch-Abstand bei einem Signalpegel von nur 100 μV/m einen durchaus akzeptablen Wert von 50 dB.
Leider müssen wir zugeben, dass analoge Receiver immer mehr in den Hintergrund treten und daher deutlich vereinfacht werden. Normalerweise ist dies eine separate Platine im Empfänger (siehe Foto), die einen HF-Eingangsblock und ein paar universelle Mikroschaltkreise enthält (siehe Foto). Natürlich bietet ein solches Set auch die gesamte Verarbeitung (Verstärkung, Erkennung und Dekodierung) eines analogen Signals, aber die Qualität leidet, wie wir sehen können. Unsere Beobachtungen zeigen, dass die Hersteller mit jeder neuen Generation von AV-Receivern immer weniger Geld für ihr Empfangsteil ausgeben. Oft haben neue Receiver etwas schlechtere Parameter und weniger Funktionen. Andererseits sind Geräte für den Empfang von Digitalradio noch als separate Geräte erhältlich, und für ihre digitalen Ausgänge haben viele AV-Receiver in den neuesten Modellen bereits einen zusätzlichen Eingang (optisch oder koaxial), der als DAB bezeichnet wird.
UDC 621.396.62.089.52 C.B. Melikhov, V.A. Kologriwow
Beurteilung der Empfindlichkeit von Funkempfängern mit abgestimmten Antennen
Es werden Ausdrücke zum Abschätzen der Empfindlichkeit von Funkempfängern mit abgestimmten Antennen unter Berücksichtigung ihres eigenen und externen Rauschens erhalten, das durch Rauschkoeffizienten gekennzeichnet ist
Einführung
In modernen literarischen Quellen wird das Rauschen außerhalb eines Radioempfängers durch frequenzabhängige Rauschfaktoren gekennzeichnet. Allerdings sind die errechneten Verhältnisse zur Abschätzung der Empfindlichkeit von Empfängern unter Berücksichtigung von Eigen- und Fremdrauschen entweder nicht gegeben oder fehlerhaft.
Ziel dieser Arbeit ist die Ableitung von Berechnungsverhältnissen zur Abschätzung der Empfindlichkeit von Funkempfängern mit abgestimmten Antennen unter Berücksichtigung von Eigen- und Fremdrauschen, gekennzeichnet durch Rauschfaktoren.
1. Bewertung der Empfängerempfindlichkeit für analoge Kommunikation
Die Empfindlichkeit des Empfängers charakterisiert seine Fähigkeit, schwache Funksignale zu empfangen.
Die tatsächliche Empfindlichkeit des Empfängers in der analogen Kommunikation ist der minimal zulässige Wert der Funksignalleistung am Empfängereingang Rc in0 (entweder der minimal zulässige Effektivwert der EMF des Funksignals in der Antenne Ес oder der minimal zulässige Effektivwert des elektromagnetische Feldstärke des Funksignals am Empfangspunkt åc), bei der der Empfängerausgang im Stellgerät (DUT) ein vorgegebenes Verhältnis der mittleren Signalleistung S zur mittleren Rauschleistung N (Uout = S/N = SNR , SNR - Signal to Noise Ratio) zur Verfügung gestellt.
Der SNR-Parameter charakterisiert die Empfangsqualität in der analogen Kommunikation. Bei geringen Verlusten im Feeder, der das Signal von der Antenne zum Eingang der Funkstrecke (RT) des Empfängers (zum Eingangskreis) führt, oder bei fehlendem Feeder (wenn eine angepasste Antenne direkt angeschlossen wird dem Eingang des Empfängers, der im Matching-Modus eine Eingangsimpedanz Din hat), werden die Werte ес, Ес, Рсвх0 wie folgt verschaltet:
Besitzen die Empfänger abgestimmte Antennen, was beispielsweise für Empfänger von Mobilkommunikationssystemen typisch ist, so wird deren Empfindlichkeit durch den Parameter Pc in0 abgeschätzt.
Die tatsächliche Empfindlichkeit von Pc in0 hängt vom Pegel des Eigenrauschens des Empfängers ab; vom Pegel des externen Rauschens (Interferenz); über die Höhe der Verluste im Feeder des Empfängers; von der Bandbreite des RT-Empfängers, vom Wert von uv. Beachten Sie, dass die Empfängerverstärkung ausreichend sein muss, um die Empfangsleistung Pc in0 auf einen Wert zu erhöhen, bei dem das Empfänger-DUT normal arbeitet.
Bei der Ableitung einer Formel zur Abschätzung der Empfindlichkeit des Empfängers ist es zweckmäßig, die Leistung des Nutzsignals und alle Rauschleistungen auf den Ausgang des RT zu bringen (zum Punkt „a“, Abb. 1).
Da das Signal-Rausch-Verhältnis am Detektorausgang Vout = VL1X ist (ULF verschlechtert das Signal-Rausch-Verhältnis praktisch nicht), kann für einen Dioden-Amplitudendetektor (AD) und der Wert von VoutP = UVxD gefunden werden ein Diodenfrequenzdetektor (FR) unter Verwendung der folgenden Formeln, die das Signal-Rausch-Verhältnis bei der Erkennung bestimmen:
wobei tcp = 0,3 - der Durchschnittswert des Modulationsindex des AM-Signals; Mchm \u003d / d max / Fa -
Frequenzmodulationsindex.
Wow. RT – Wow. . D
Reis. 1 - Strukturdiagramm des Empfängers
Mit heterodyner (synchroner oder asynchroner) Erkennung (HD)
UvhGD \u003d UvhGD (4)
Das Eigenrauschen der Funkstrecke (RT) des Empfängers wird durch die Rauschzahl Nur charakterisiert. Die Rauschleistung des RT, reduziert auf die Leistung des RT (bis zum Punkt „a“, siehe Abb. 1):
^wPT = ^PT^wO^pr ~ ! . (5)
wobei kRT die Leistungsverstärkung des RT-Empfängers ist; Rsh0 = kT0Vsh - Nennleistung des thermischen Rauschens (Leistung, die vom verrauschten Widerstand Hsh an die angepasste Last R = Dsh geliefert wird; der Wert von Pt0 hängt nicht von Dsh ab); k = 1,38 · 10-23 J/K - Boltzmann-Konstante; G0 = 290K (es wird angenommen, dass die Raumtemperatur 17 °C beträgt); W \u003d 1,1 Vdu - Empfängerrauschband, Hz; BRF - Empfängerbandbreite für ein Signal auf Funkfrequenz (Radio Friqency).
Die Rauschzahl des Feeders als passives Gerät (bei Anpassung seines Eingangs an die Antenne und des Ausgangs an den Eingang des RT) ist gleich seinen Verlusten Nf = m]l = 1/Af, wobei k0 die Feeder-Leistung ist Übertragungskoeffizient. Dann die Leistung des Eigenrauschens des Einspeisers, reduziert auf die Leistung des RT:
RshF ~ ^PT^F-^shO^P _ krgkfRsh0
Die Leistung des externen Rauschens, reduziert auf den Ausgang des RT, unter der Bedingung, dass das Rauschen vom Antennenverlustwiderstand vernachlässigt wird (Dpot = 0):
\u003d /grTyfRsh0 -- \u003d (gr^kf Rsh0 (LG2 - 1),
wobei = (gatm + Gprom + ggal + ^zem) die Gesamttemperatur des externen Rauschens ist; Tatm - Temperatur des atmosphärischen Rauschens; Т^^ - industrielle Geräuschtemperatur; Tgal ist die Temperatur des galaktischen Rauschens; Tsem ist die Temperatur des thermischen Rauschens der Erde (für eine schwach gerichtete
Empfangsantenne empfangen 71zem ~ T0 = 2,9 102K);
1 + HG|/G0- (8)
resultierende externe Rauschzahl.
Atmosphärische (Gewitter) und Industriegeräusche sind impulsiver Natur und die Intensität ihrer Spektralanteile hat mit zunehmender Frequenz einen fallenden Charakter (Abb. 2). Innerhalb der Bandbreite des Empfängers kann die Intensität der spektralen Komponenten des Impulsrauschens jedoch als konstant angesehen werden. Daher werden atmosphärischer Impuls (Gewitter) und Industrielärm als atmosphärischer und industrieller Lärm bezeichnet.
Reis. 2 - Ungefähre Abhängigkeiten der externen Rauschkoeffizienten oder externen Rauschtemperaturen T (= Tn (N1 - 1) von der Frequenz für eine schwach gerichtete Empfangsantenne: 1 - atmosphärisches Rauschen während des Tages; 2 - atmosphärisches Rauschen in der Nacht; 3 - industrielles Rauschen in besonders ruhige Orte; 4 - Industrielärm in einer Kleinstadt; 5 - Industrielärm in einer Großstadt; 6 - galaktischer Lärm; 7 - Lärm der Erde
Die Intensität des externen Rauschens aus verschiedenen Quellen, das von einer schwach gerichteten Antenne empfangen wird, kann durch externe Rauschtemperaturen (T¡) oder externe Rauschkoeffizienten (λ4) charakterisiert werden (siehe Abb. 2). Es ist bequemer, die Werte in Berechnungen zu verwenden
Rauschzahl ausgedrückt in Dezibel: [dB] = 101e(1 + Tg/T0) .
Bei Vorhandensein von Fremdrauschen aus verschiedenen Quellen ist es erforderlich, für eine bestimmte Hochfrequenz f den resultierenden Fremdrauschfaktor Λ^ anhand der in Abb. 2. Dazu transformieren wir Ausdruck (8) wie folgt:
" geldautomat + abschlussball mädchen + _
atmosphärischer Rauschfaktor, dB; L "u ^ - industrieller Koeffizient
Rauschen, dB; LGgal ist der galaktische Rauschfaktor, dB; AGzem - Rauschzahl der Erde, dB; c ist die Anzahl der berücksichtigten Terme in eckigen Klammern der Formel (9). Die Gesamtrauschleistung am Ausgang des RT-Empfängers unter Berücksichtigung der Ausdrücke (5) - (7):
-^sh.outhRT - -RshRT + ^shF + ^sh.ext - ^G^f-^shO
Die Signalleistung am Ausgang des RT, entsprechend der realen Empfindlichkeit von Pc in0:
cPT - ^PT^F^s.vhO
Soweit
UvyPT=p-, (12)
dann folgt aus den Gleichungen (10)-(12), dass die tatsächliche Empfindlichkeit des Empfängers mit einer angepassten Antenne:
s.inhO _ Uout RT - ^ sho
wobei, basierend auf Ausdruck (9), unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Nzek = (1 + T0/T0) = 2 (oder Yam = 3 dB, siehe Fig. 2)
Yu0-1 *.™ + 1o ° -sh-r "" + yuol ^ " + 10odz
100.1N„„ +1()0,Sproy A1P0,Sh„
Wenn die Funkkommunikationsfrequenz f > ~ 520 MHz ist, sind die Pegel von externem atmosphärischem, industriellem (selbst in einer Großstadt) und galaktischem Rauschen vernachlässigbar. In diesem Fall ist 7Vatm = = ^prom = ^gal = 0 dB (siehe Abb. 2), also = - (4 -1) = 2Uzem = 2. Der gleiche Wert des externen Rauschfaktors entspricht dem Fall, wenn der Empfänger weit entfernt von industriellen Rauschquellen (in ländlichen Gebieten) und /> - 250 MHz aufgestellt ist. In diesen Fällen ist der Ausdruck zum Schätzen der tatsächlichen Empfindlichkeit des Empfängers vereinfacht und hat die Form
^s.inO Uout RtApo
2. Bewertung der Empfängerempfindlichkeit in der digitalen Kommunikation
In der digitalen Kommunikation wird die Empfangsqualität durch die Wahrscheinlichkeit eines Bitfehlers abgeschätzt, die auch als Bitfehlerrate (BER - Bit Error Rate) bezeichnet wird. Der BER-Parameter für verschiedene Arten von digitaler Codierung steht in eindeutiger Beziehung zu dem normalisierten Qualitätsverhältnis für digitale Kommunikation Eb/N0, wobei Eb die Signalenergie pro 1 Bit ist; N0 ist die spektrale Leistungsdichte des additiven weißen Gaußschen Rauschens in einem 1-Hz-Band, und das Verhältnis Eb/Nn hängt auch eindeutig mit dem Verhältnis der durchschnittlichen Signalleistung zur durchschnittlichen Rauschleistung am Ausgang des RT-Empfängers RbIX ^ zusammen .
Daher wird die Empfindlichkeit des Empfängers bei digitaler Kommunikation durch Formel (13) oder (15) geschätzt, nachdem der erforderliche Wert von uvyRT aus dem erforderlichen Wert des BER-Parameters bestimmt wurde.
Daher haben wir in dieser Arbeit Berechnungsverhältnisse zur Abschätzung der Empfindlichkeit von Funkempfängern mit abgestimmten Antennen unter Berücksichtigung des durch Rauschfaktoren gekennzeichneten Eigen- und Außenrauschens erhalten.
Empfindlichkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Funkempfängers, schwache Signale zu empfangen. Sie wird durch den Mindestwert des Eingangssignals bestimmt, der die normale Funktion des Stellglieds bei einem gegebenen Überschreiten des Signals über die Störung sicherstellt. Wenn die Empfängerempfindlichkeit durch das eigene Rauschen begrenzt ist, kann sie anhand der tatsächlichen oder marginalen Empfindlichkeit, der Rauschzahl und der Rauschtemperatur abgeschätzt werden. Echte Sensibilität gleich dem EMK-Wert. (Nennleistung) des Signals in der Antenne, bei der die Spannung (Leistung) des Signals am Ausgang des Empfängers die Spannung (Leistung) der Störung um ein bestimmtes Vielfaches übersteigt. Wenn die Signalleistung gleich der Rauschleistung am Ausgang des linearen Teils des Empfängers ist - höchste Sensibilität.
Die Empfindlichkeit des Funkempfängers wird durch den Pegel des internen und externen Rauschens und der EMK-Störungen bestimmt, die seinem Eingang zugeführt werden und deren Wert ist
wo ist emf. Rauschen und Interferenzen aufgrund ihres Einflusses von außen auf die Eigenschaften des Funkempfängers;
– e.f.s. Eigenes Rauschen und Interferenzen, die an den Eingang des Funkempfängers abgegeben werden.
Die Auswirkung von Fremdgeräuschen auf die Empfindlichkeit eines Funkempfängers im Frequenzbereich ist unterschiedlich und hängt von den Ursachen ihres Auftretens ab. Im Betriebsfrequenzbereich bis 100 MHz hat der durchschnittliche industrielle Störpegel in der Stadt den größten Einfluss (Abb. 1.7). In diesem Bereich haben auch Störungen durch atmosphärische, Gewitter- und Weltraumphänomene einen großen Einfluss. Der Gesamtwert von e.m.f. In der Antenne induzierte Interferenz wird durch den Ausdruck bestimmt
Wo sind einzelne EMK-Quellen? Interferenz.
Der Gesamtwert von e.m.f. Interferenzen können aus den Daten ermittelt werden (Abb. 1.7), deren Frequenzabhängigkeiten in einer effektiven Rauschbandbreite von 1 kHz dargestellt sind.
Der Pegel der in einer angepassten Antenne induzierten externen Interferenz wird durch den Ausdruck bestimmt
wobei der Gesamtwert der in der Antenne induzierten Interferenz in µV/m ist;
die effektive Antennenhöhe in Metern ist;
ist die Rauschbandbreite des Funkempfängers in kHz.
Im Frequenzbereich über 100 MHz sind die Hauptstörarten das Eigenrauschen des Funkempfängers und das Antennenrauschen. Antennenrauschen entsteht durch den Empfang von Rauschstrahlung aus dem Weltraum, der Erdatmosphäre und ihrer Oberfläche sowie durch thermisches Rauschen des Verlustwiderstands r n Antennen. In der Ingenieurpraxis wird die in der Antennenimpedanz induzierte EMK als Antennenrauschen angesehen R Und auf einen Wert erhitzt, der als effektive Rauschtemperatur der Antenne bezeichnet wird T A. Das Ersatzschaltbild einer abgestimmten Antenne unter Berücksichtigung des induzierten Rauschens und der Interferenz ist in der Abbildung dargestellt (Abb. 1.8).
Reis. 1.8 - Ersatzschaltbild einer abgestimmten Antenne
Der Rauschpegel in der Antenne wird durch die Nyquist-Formel bestimmt
wo k– Boltzmann-Konstante gleich 1,38×10 - 23 J/Grad;
P W ist das Rauschband des Funkempfängers;
T A ist die absolute Temperatur der Antenne in Zu 0 .
Temperaturwert T A hängt von der Form des Antennendiagramms, von der Art der im Funkempfangsbereich arbeitenden Rauschquellen, vom Betriebsfrequenzbereich (Abb. 1.9) usw. ab.
Reis. 1.9 - Abhängigkeit der Rauschtemperatur der Empfangsantenne von der Frequenz (1 - Maximum; 2 - Minimum)
Die am angepassten Eingang des Funkempfängers ankommende Rauschleistung der Antenne wird durch den Wert (1.14) bestimmt und ist gleich
Zur Beurteilung der Grenzempfindlichkeit und der Rauscheigenschaften eines Funkempfängers wird das Konzept der Rauschzahl verwendet N, definiert als Grad der Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses am Ausgang des linearen Pfads im Vergleich zu diesem Verhältnis an seinem Eingang unter Standard-Messbedingungen.
wo ist die Signalleistung am Eingang;
ist die Verlustleistung aufgrund des thermischen Rauschens des Widerstands des Ersatzgenerators bei T 0 = 290K0;
– Rauschleistung am Ausgang des linearen Pfades bei der Bestimmung der Rauschzahl;
die Signalleistung am Ausgang des linearen Pfades des Funkempfangspfades ist.
Der lineare Pfad bezieht sich auf alle Kaskaden des empfangenden HF-Pfads zum Detektor.
Die Empfindlichkeit des Empfangsgeräts im Bereich von Metern und weniger Wellenlängen im Anpassungsmodus für ein gegebenes Signal-Rausch-Verhältnis am Ausgang des linearen Pfads wird durch den Ausdruck bestimmt:
wo ist die relative Rauschtemperatur der Antenne;
T 0 – Standardtemperatur (290 K);
– Rauschfaktor des Empfängers (1,16);
– Koeffizient der Unterscheidbarkeit am Ausgang des linearen Wegs des Empfängers.
In Spannungseinheiten:
wo r A ist der Widerstand der Antenne (Antennenäquivalent).
Bei der Bestimmung der Anforderungen an ein Empfangsgerät in Bezug auf die Rauscheigenschaften bestimmen sie in der Praxis die zulässige Rauschzahl.
Im Bereich LW, MW und HF, wenn die in der Antenne induzierte EMK eingestellt ist:
Wenn die Empfindlichkeit durch die Signalfeldstärke bestimmt wird
Für Meter und weniger Wellenlängen:
wo K rf – Leistungsübertragungskoeffizient der Speiseleitung (Hohlleiter).
Basierend auf der Analyse der vorherigen Ausdrücke können wir die folgenden Schlussfolgerungen ziehen:
1. Wenn der Störpegel in der Antenne größer ist als der Rauschpegel des Empfängers, werden keine Anforderungen an die Rauschparameter des Empfängers gestellt.
2. Im Frequenzbereich über 100 MHz müssen Maßnahmen ergriffen werden, um das Empfängerrauschmaß, die Bandbreite usw. zu reduzieren.
3. Bei Frequenzen über 1 GHz kann der Pegel des externen Rauschens vernachlässigt werden.
Ein Freund fragt einen anderen:
- Und warum telefoniert diese Person mit einem Handy,
ständig in die Hocke gehen und wieder aufstehen?
- Er fängt eine Welle oder hat Angst vor Scharfschützen.
Anekdote zum Thema des Tages (c)
Einführung
Jeder möchte, dass sein Handy wirklich mobil ist. Es ist schön, wenn Ihr Gerät überall ausreichend Signal empfängt und Sie ohne digitales Würgen und Unterbrechungen sprechen können. Schließlich soll die mobile Kommunikation solche Freiheiten geben. Die meisten zivilisierten Länder haben eine 100%ige Abdeckung. Das bedeutet, dass Sie überall im Land Anrufe empfangen und tätigen können. Dies ist eine Art höchste Verbindung. Für Russland ist eine solche Gelegenheit noch nicht einmal am Horizont sichtbar. Wir haben so viel Land und so wenig Menschen, dass es wirtschaftlich nicht machbar ist, jeden Busch mit einem Anschluss zu versehen. Die Betreiber müssen sich also überlegen, wo und wie sie die nächste Basisstation installieren. Natürlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass Ausrüstung in der Taiga auftaucht, viel geringer als in der Nähe einer Hauptstraße oder Eisenbahn. Daher ist nicht das letzte Argument beim Kauf eines Mobiltelefons die Empfindlichkeit und Leistung seiner Empfangs- und Sendeschaltungen. Ich erinnere mich an die Anfänge der Entwicklung der Mobilfunkkommunikation, als hochwertige Mobiltelefone ihren Benutzern wirklich Mobilität gaben und die Besitzer vereinfachter Lösungen Probleme hatten. Jetzt werden große Städte sehr gut abgedeckt, aber trotzdem kommen Momente in den Sinn, in denen Ihr Gesprächspartner Sie bittet, zum Fenster zu gehen oder einen Ort zu finden, an dem die Verbindung besser ist. Erfreulicherweise wächst die Zahl der Basisstationen jedes Jahr stetig und das Versorgungsgebiet wird immer größer. Dieser Vorgang ist irreversibel. Vor einiger Zeit besuchte ich ein abgelegenes Gebiet der Region Tver. Dort stießen wir auf eine Situation, in der "schicke" Handys nicht funktionierten. Das Netzwerk erschien und verschwand dann. Unter uns war ein glücklicher Besitzer einer Rarität Siemens S35. Er sprach von überall. Dies sprach eindeutig dafür, dass alle Röhren unterschiedlich sind und früher echte Kampfhandys herstellen konnten. Alle Handsets verwenden eine andere Hardwarebasis und dementsprechend ist die Qualität der Kommunikation unter extremen Bedingungen (für einen niedrigen Signalpegel) unterschiedlich. Die Zeit ist vergangen, und dieser Vorfall aus der Erinnerung lässt Sie nicht ruhig schlafen. Ich habe mir geschworen, das nächste Handy nur unter der Bedingung zu kaufen, dass es mir einen guten Empfang garantiert. Die Zeit ist vergangen, und ein neues Mobiltelefon wurde nicht gekauft. Das heutige Material soll uns dem Verständnis des Problems der "Empfindlichkeit" eines Handys näher bringen. Das Lesen garantiert Ihnen keine unterbrechungsfreie Verbindung, aber es klärt alle technischen Aspekte, die direkt mit dem Empfänger und Sender Ihres Mobilteils zusammenhängen. Außerdem lernen Sie, wie Sie nicht auf Gauner hereinfallen.Ein bisschen Theorie
Um also zu einem substanziellen Gespräch über das heutige Thema übergehen zu können, müssen Sie sich mit Konstanten befassen. Zunächst gilt alles unten Geschriebene für die GSM-Kommunikation. Da sich die Mehrheit der russischen Benutzer für diesen speziellen Standard entscheidet, übernehmen wir die Verantwortung, für sie zu schreiben. Mit der gebotenen Intelligenz und bemerkenswertem Einfallsreichtum lassen sich jedoch Analogien zu allen anderen Arten der mobilen Kommunikation ziehen. Irgendwo wird das Gesagte praktisch ohne Metamorphosen funktionieren, und manchmal muss man die ausgetretenen Pfade einer altbekannten Lösung verlassen. Am Ende wachsen die Beine von einer Stelle. In diesem Fall von einem Mobiltelefon. Jetzt können wir sicher mit den grundlegenden theoretischen Berechnungen fortfahren. Jedes Handy hat einen Sender und einen Empfänger. Daher ist es in gewisser Weise nicht richtig, in seiner reinsten Form von der Empfindlichkeit eines Mobiltelefons zu sprechen. Es ist notwendig, die Sendeleistung, die Ausführung der Antenne und die Empfindlichkeit des Empfängers zu trennen. Natürlich verwenden verschiedene Hersteller nicht ganz identische Teile oder Hardwarebasis. Daher funktionieren Röhren anders. Darüber hinaus beeinflussen einige Designmerkmale des Mobiltelefons - die Geometrie der Antenne und des Gehäuses, Ihre Position im Raum und externe Faktoren - die Qualität der Kommunikation. In diesem Chaos gibt es jedoch ein paar grundlegende Richtlinien, auf die wir uns verlassen können. Natürlich sind dies Standards für die Mobilfunkkommunikation. Sie wurden vor vielen Jahren registriert und unterschrieben. Jeder Entwickler verpflichtet sich, sie heilig zu erfüllen und zu ehren, so wie der Präsident des Landes verspricht, nicht gegen die Verfassung zu verstoßen. In beiden Fällen sind einige Verletzungen möglich, aber niemand hat Freude an der Verletzung. Sanktionen sind möglich. Präsidenten sind in diesem Fall viel besser geschützt. Beispielsweise beschließt ein gerissenes asiatisches oder europäisches Unternehmen, ein Mobiltelefon mit einer superstarken Antenne zu entwickeln. Es scheint, dass es Käufer geben wird, und Werbeslogans - "Unsere Antennen senden, damit Sie in der nächsten Konstellation gehört werden" können die Psyche der Wettbewerber brechen. Der legale Verkauf solcher Röhren wird jedoch nicht funktionieren. Alle möglichen Normenausschüsse werden das ganze Geschäft schließen. So ist die Lage.Das Handy ist fast ein Lebewesen. Es versucht immer, mit der Basisstation zu kommunizieren. Dies geschieht unabhängig vom Wunsch des Eigentümers. Natürlich, wenn sich das Mobilteil im eingeschalteten Zustand befindet. Die Basisstation sendet ein Signal für das Mobilteil auf Frequenzen von 935,2 - 959,8 MHz (wichtig! Wir sprechen von GSM900), und das Mobiltelefon sendet auf Frequenzen von 890,2 - 914,8 MHz. Grobe mathematische Berechnungen legen nahe, dass die maximal mögliche Entfernung zwischen einem Mobiltelefon und einer Basisstation 35 km betragen kann. Dies liegt am Betrieb der TDMA-Technologie – jeder Mobilstation wird ein Zeitschlitz von 0,577 Millisekunden zugeteilt (genauer gesagt, das Verhältnis 15/26 funktioniert), während dieser Zeit muss die Mobilstation Zeit haben, die Zelle zu beantworten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Funkwellen ist endlich und bekannt - 300.000 km / s, die maximale Entfernung wird als einfache Multiplikation von Zeit mit Geschwindigkeit berechnet. So erhält man eben diese 35 km. Sieht der theoretisch errechnete Wert allerdings sehr schön aus, dann ist in Wirklichkeit alles etwas anders. Für GSM-900 gibt es 5 Leistungsklassen von Mobilfunkgeräten: 1. – 20 W, 2. – 8 W, 3. – 5 W, 4. – 2 W und 5. – 0,8 W. In der Realität haben wir kein einziges tragbares Mobilteil mit einer Leistung von mehr als 2 Watt gesehen. Mit solchen Eigenschaften ist es unmöglich, eine Distanz von 35 km zu überwinden. Wenn es ganz einfach ist, die Leistung der Basisstation zu erhöhen - es ist notwendig, einen stärkeren Transformator zu installieren und sich mit den Aufsichtsbehörden abzustimmen, ist es nicht möglich, jedem Benutzer einen Generator oder eine 50-Kilogramm-Säurebatterie hinter sich zu lassen zurück. Buchstäblich alles spielt gegen den Teilnehmer des Mobilfunknetzes: Wetter, Gelände, Infrastruktur und vieles mehr. Die tatsächliche Entfernung, auf der eine Kommunikation im Einzelfall möglich ist, wird also durch ein einfaches Experiment mit einem Mobiltelefon erreicht. Mit anderen Worten, Sie haben den wirklichsten Grund, die "Empfindlichkeit" Ihres Mobilfunkgeräts im Feld zuverlässig zu messen. Denken Sie daran, dass der von Ihnen gemessene Wert stark an ein bestimmtes Mobiltelefon und wechselnde Wetterbedingungen gebunden ist. Sie werden höchstwahrscheinlich nicht ein paar Handys zu einem Test in einem Handyladen mitnehmen dürfen. Daher ist nur eine Handlung sinnvoll - seien Sie aufmerksam. Angenommen, Sie befinden sich in einer Zone mit nicht ganz souveränem Empfang. Fragen Sie Ihre Kameraden, wie es um ihre Mobilfunkkommunikation steht. Eine solche Erfahrung ist nicht die höchste Erfolgsgarantie beim Kauf. Wir haben bereits geschrieben, dass selbst in einer Lieferung Röhren der gleichen Marke unterschiedlich funktionieren können. Auch das Löten durch einen Roboter kann keine absolut identische Verbindung von Leitern garantieren, ganz zu schweigen von Halbleitern und Antennengleichmäßigkeit.
Ich sehe, aber ich höre überhaupt nichts!
Wahrscheinlich haben Sie schon einmal ein solches Bild auf Ihrem Handy gesehen, dass das Logo Ihres Netzwerks auf dem Bildschirm zu sehen ist und es fast unmöglich ist, Anrufe zu tätigen. Die Situation ist Ihr Begleiter bei schlechten Signalverhältnissen. Eine gewisse Trägheit des Logos kann alles Menschliche in den Abonnenten töten. Manchmal wird das Bild dadurch verschlimmert, dass Ihr Handy aus dem Netz gefallen ist und das Mobilteil des Freundes weiterhin ein Bild zeichnet, das besagt, dass auf seinem Mobilteil eine Verbindung besteht. Werfen wir einen Blick auf diese interessante Tatsache. Es stellt sich heraus, dass nicht alles so kompliziert und einfach erklärbar ist. Wenden wir uns also noch einmal der Arbeit des Mobilfunknetzes zu. Es ist bekannt, dass zur automatischen Steuerung und Einbindung der Mobilteile in eine gemeinsame Organisation Informationen über die Signalpegel der Basisstationen benötigt werden. Jedes Telefon misst den Signalpegel von der Basisstation mit einem bestimmten Zeitraum. Dies geschieht unabhängig davon, ob Sie am Hörer sprechen oder ob der Hörer auf Anklopfen steht. Wofür ist das? Oft "sieht" das Mobilteil mehrere Basisstationen (BS) gleichzeitig. Die Organisation des Netzwerks ist so aufgebaut, dass es gleichzeitig nur über eine BS kommunizieren kann (Ihre Gespräche werden durchlaufen). Das Handy misst die Signalstärke von verschiedenen Basisstationen und wählt diejenige aus, die „viel klarer sieht“. Das ist logisch und der Grundvektor des Netzwerks. Das Mobiltelefon misst den Eingangssignalpegel bei vom System vorgegebenen Frequenzen. Nicht unbedingt wird die nächste Zelle Ihnen gehören. Manchmal verbinden Sie sich mit einer geografisch weiter entfernten Station, vor allem mit einem höheren Signal. Ist es möglich, das Gerät auf eine andere Basisstation umzuschalten? Im normalen Handybetrieb ist dies nicht möglich. Wenn Sie die Firmware ändern und dem Benutzer den Zugriff auf die Hardwareeinstellungen ermöglichen, ist dies möglich.Weitergehen. Das Mobilteil misst die Leistung des Eingangssignals. Das geht natürlich nicht fehlerfrei. GSM-Standards sehen einen zulässigen Messfehler im Normalbetrieb von 6,3 mal (+/-4 dB) vor. Für „harte“ Arbeitsbedingungen, seien es zum Beispiel sehr niedrige Temperaturen, erlaubt die Norm einen Fehler von 15,8 mal (+/-6 dB). All diese Fehler funktionieren wirklich für voll funktionsfähige Röhren. Es wäre sehr schwierig, ohne sie zu leben, da die Hersteller von Mobiltelefonen physisch nicht in der Lage sind, eine Referenzmessung der Eingangsleistung bereitzustellen. Nachdem wir vom Leistungsmessfehler erfahren haben, bleibt uns noch ein konkretes Beispiel. Angenommen, Sie und Ihr Mobilteil befinden sich an einem Ort, an dem der tatsächliche Signalpegel der Basisstation -103 dB beträgt. Die Einstellungen für den allgemeinen Netzbetrieb sind so eingestellt, dass sie dem Mobilteil mitteilen, dass der Zugriff darauf bei einem gemessenen Signalpegel von -105 dB erlaubt ist. Natürlich kommen hier alle unsere Fehler zum Vorschein. Der Handyempfänger ist so konstruiert, dass der Signalpegel um 4 dB unterschätzt wird. Das von der Röhre gemessene Signal beträgt -107 dB. Ein voll funktionsfähiges Mobilteil, das alle Standards erfüllt, wird also aus dem Netz genommen, da es keine Berechtigung hat, in das System aufgenommen zu werden. Ein anderes Handy ist so implementiert, dass es das gemessene Signal um 4 dB überschätzt. Er kann sich im Netzwerk registrieren und ihr Logo auf dem Bildschirm anzeigen. Sagen wir mehr, wenn der tatsächliche Signalpegel für ein solches Mobilteil -108 dB beträgt (an dem Ort, an dem es sich befindet), wird das Gerät immer noch ordnungsgemäß im Netzwerk des Betreibers registriert. So viel zur „Empfindlichkeit“ von Handys. Das Vorhandensein eines Logos auf dem Bildschirm Ihres Telefons zeigt also die Registrierung des Mobilteils im Netzwerk an, garantiert jedoch keine normale Kommunikation. Trotzdem ist es schön. Ein Gesprächsversuch kann manchmal selbst als Anruf gewertet werden. Ich wünsche Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, also ein Mobilteil mit einem solchen Empfangs- und Messweg, der die Signalstärke der Basisstation ständig überschätzt. Damit haben wir den Mythos vollständig zerstört, dass Benutzer verschiedener Mobiltelefone die auf den Bildschirmen ihrer Mobiltelefone angezeigten Signalpegel messen können. In der Tat werden solche Gespräche nur aus tiefem Analphabetismus in der Materie geführt. Wenn Sie fortan nach der Signalstärke gefragt werden und sich auf die Informationen auf dem Bildschirm des Mobilteils berufen, sollten Sie keine Zeit mit leerem Gerede verschwenden. Es macht keinen Sinn, die gemessene Leistung des eingehenden Signals zu vergleichen, aber Sie sollten die "Referenzwürfel" vollständig vergessen. Wie dieser Telefonhersteller die darin enthaltenen Daten neu berechnet, bleibt ein Rätsel. Auch hier macht es keinen Sinn, Ihre Zeit mit der Offenlegung zu verschwenden.
Tanzt mit einem Handy
Jeder Duplex-Radiosender, und ein Mobiltelefon ist ein Sonderfall dieser Regel, verwendet eine Antenne, um ein Signal zu empfangen und zu senden. Diese Tatsache ist ein weiteres Argument für die Flüchtigkeit des Begriffs „Sensibilität“. Eine getrennte Verwendung desselben Rohrelements bringt einen gewissen Kompromiss mit sich. Der Sender darf den Empfänger nicht anrufen, und dieser wiederum darf den ersten nicht stören. Wir alle leben auf dem Planeten Erde und halten uns voll und ganz an die physikalischen Regeln, die uns die Natur auferlegt. Daher ist es töricht zu glauben, dass ein elektrisches Gerät in der Lage ist, den Betrieb eines anderen nicht zu stören. Dadurch kommen Entwickler zu einem elementaren Kompromiss. Er lässt das Gerät funktionieren, damit Sie als Teilnehmer die Stimme Ihres Gesprächspartners im Hörer hören können. Übrigens wird His Majesty Compromise oft zugunsten des Empfängers eingegangen. Natürlich wäre es möglich, keine Duplex-, sondern eine Simplex-Übertragung zu schaffen - zu einem bestimmten Zeitpunkt nur in eine Richtung, aber eine solche Verbindung würde modernen Benutzeranforderungen nicht genügen. Es besteht die Meinung, dass die Gespräche klar und leise werden, wenn Sie die Antenne eines Mobiltelefons mit Ihrer Hand abdecken. Lassen Sie uns diese Situation analysieren. Wenn Sie die Antenne mit einem Gegenstand abdecken, sinkt in den allermeisten Fällen der Pegel des von einem Mobiltelefon gemessenen Signals. Das Mobilgerät ist so konzipiert, dass es umso „lauter“ antwortet, je schlechter es die Zelle „hört“. Dementsprechend wird die Ausgangssignalleistung zunehmen. Seine Fähigkeit, Ihre Hand oder andere Gegenstände zu durchdringen, die die Antenne blockieren, ist nicht unbegrenzt. Außerdem wird die Basisstation die Leistung nicht erhöhen, da sie nicht weiß, dass der Benutzer ihr Signal stört, und ihre Parameter einfach nicht dafür ausgelegt sind. Entsprechend zerstörerischer sind all Ihre Aktionen, wenn Sie die Handyantenne mit der Hand abdecken. Übrigens wird der Pegel des gemessenen Eingangssignals nicht nur von der Hand beeinflusst, sondern auch von den Metallverzierungen darauf. Wenn Sie mit einem Mobiltelefon telefonieren, versuchen Sie, Ihre Hand so weit wie möglich von der Antenne entfernt zu halten. So schonen Sie Ihre Gesundheit und verursachen keine unnötigen Störungen. Stahlbetonkonstruktionen werden zu einem hervorragenden Hindernis für die Mobilfunkkommunikation. Denken Sie daran, je kürzer die Welle ist, desto besser durchdringt sie sie. Das ist übrigens (und nicht nur) der Grund dafür, dass Betreiber in der Innenstadt gerne das 1800-MHz-Band nutzen. Versuchen Sie außerhalb der Stadt, bei schlechter Kommunikation, alle Arten von Hügeln zu erklimmen. Diese Aktion entfernt unnötige physikalische Störungen auf dem Weg der elektromagnetischen Wellen vom Mobiltelefon zur Basisstation. Denken Sie daran, dass sich in den in der Mobilfunkkommunikation verwendeten Frequenzbereichen selbst bei einer kleinen Antennenbewegung von nur wenigen Zentimetern oder mehreren zehn Zentimetern oder im Laufe der Zeit der Signalpegel um das 100- oder sogar 1000-fache (um 20 - 30 dB) ändern kann. . Stellen Sie sicher, dass Sie sich bewegen und nach "guten" Orten suchen. Es ist an der Zeit, über das dunkelste Thema der mobilen Kommunikation zu sprechen - externe und interne Antennen. Es ist schwierig, alle Geschichten und Streitigkeiten zu diesem Thema zu zählen. Wir werden nur über normale Antennen sprechen. Oder solche, die bereits in Ihren Mobiltelefonen installiert sind. Natürlich verbessern zusätzliche (abgesetzte) Antennen mit Boostern, die man für wenig Geld erwerben kann, den Empfang und die Übertragung deutlich, aber man muss die Mobilität vergessen. Übrigens mögen Autofahrer solche Lösungen sehr, da Sie sie nicht selbst tragen müssen. Also interne oder externe Antenne? Für dieses Problem gibt es keine eindeutige Lösung. Wenn Sie wissen, wie man Wellengleichungen löst und Randbedingungen aufstellt, dann können Sie, nachdem Sie die wahren Parameter Ihres Mobiltelefons erhalten haben, eine Gesprächssituation an verschiedenen Punkten im Versorgungsgebiet auf einem Computer simulieren. Vor einigen Jahren stellte ein Amerikaner die Ergebnisse seiner Berechnungen online. Sie sorgten für viele Kontroversen. Infolgedessen entfernte er sie. Schade, da dies das einzige Beispiel für solche Berechnungen ist. Die Erfahrung zeigt, dass moderne Einbauantennen externen Lösungen in nichts nachstehen. Das Leben wird durch allerlei selbstgemachte Dekorationen, die Benutzer an die Antenne senden, erheblich erschwert. Infolgedessen kann die Antenne anormal arbeiten und möglicherweise sogar Ihre Gesundheit schädigen, da sie hauptsächlich in Richtung Ihres Kopfes strahlt.erweiterte Zelle
Jedoch ist es für einen Betreiber nicht immer möglich, gewöhnliche Basisstationen einzurichten, um große Gebiete abzudecken. Stellen Sie sich zum Beispiel ein Wüsten- oder Wassergebiet vor. Wirtschaftlich und manchmal auch rein physikalisch ist es einfach nicht möglich, die erforderliche Anzahl von BS zu platzieren. Für den GSM-Standard ist eine Zellkonfiguration vorgesehen, bei der die Kommunikationsreichweite auf 70 km erhöht wird. Es heißt Erweiterte Zelle. Mit diesem Geräteeinsatz reduziert sich die Anzahl der Sprachkanäle auf 3. Aber der Operator deckt riesige Gebiete mit den Kräften nur einer Station ab.Vor nicht allzu langer Zeit, in der Nähe von St. Petersburg am Finnischen Meerbusen, nutzte einer der Betreiber eine Extended Cell. Abonnenten konnten den Namen dieses Betreibers mit einem Ausrufezeichen auf dem Bildschirm ihres Mobiltelefons sehen. Dies bedeutete, dass das Mobilteil das Netzwerk sah, aber nicht damit kommunizieren konnte. Das Problem wurde mit externen Richtantennen gelöst, indem das Ausgangssignal des Geräts verstärkt wurde. So können Sie mit der Extended Cell die riesigen, dünn besiedelten Gebiete abdecken. Ihre Verwendung wird jedoch immer weniger beliebt. In Sibirien kann man solche Zellen sowieso nicht unterbringen, und die Erholungsgebiete in Bezug auf ihre Mobilfunklast haben die Zentren von Megastädten in Bezug auf die Intensität von Telefongesprächen längst übertroffen. Extended Cell kann solche Orte nicht physisch bedienen, und das Erfordernis einer zusätzlichen Antenne macht diese Kommunikationsmethode nicht gebührend beliebt.
Achtung, Gauner
Jeder Benutzer möchte die "Empfindlichkeit" seines Mobilfunkgeräts erhöhen. Angreifer sind bereit, dies in ihren Plänen zu nutzen, um Mobilfunkteilnehmer zu täuschen. Der einfachste Weg, eine Person zu täuschen, besteht darin, ihr eine Dienstleistung anzubieten, die schwer zu überprüfen ist. Und wenn sich herausstellt, dass sein Wert gering ist, dann ist dies nur ein Schatz für einen Betrüger. Infolgedessen erschienen „Sensitivitätsaufkleber für Mobiltelefone“ auf dem Markt. Natürlich sind sie für alle Arten von Handys geeignet, verkaufen sie über das Internet und kosten lächerliches Geld. Der Hersteller dieses Produkts behauptet, dass der Aufkleber rein nach den Gesetzen der Physik funktioniert und Ihrem Telefon eine beispiellose Empfindlichkeit verleiht. Man hat den Eindruck, dass sich die von Zauberern gesprochenen und von einem Tamburin getäuschten Aufkleber auch ganz gut verkaufen würden, aber die Betrüger entschieden sich, mit dem Grau der Menge und des Massenmarktes zu spielen. Wunderbare Aufkleber werden bis heute mit großem Erfolg im Internet verkauft.Die Ersteller des Aufklebers empfehlen, ihn unter die Batterie zu kleben. Logischer Schachzug. Dort stört der Aufkleber nicht und stört nicht den Betrieb einer echten Antenne. Übrigens werden enorme Kräfte für die Berechnungen der letzteren aufgewendet. Jede Antenne ist auf ihre Weise einzigartig und es kann kein gemeinsames Allheilmittel für all diese Vielfalt geben. Betrüger können nur die Arbeit Ihrer regulären Antenne stören. Es ist möglich, Interferenzen und Rauschen einzuführen. Fragwürdig ist auch die Werbeaussage, dass ein Aufkleber eine meterlange Antenne ersetzt. Eine solche Länge ist einfach nicht erforderlich. Natürlich können Sie eine Messantenne zusammenbauen, aber es wird ein sehr kompliziertes und nicht sehr notwendiges System sein. Mit einem Wort, unser Bruder wird getäuscht. Die Beine dieses Aufklebers wachsen übrigens aus Asien. Dort verkauften sie wirklich einmal Handys und spezielle Antennen in Form von Aufklebern für sie. Das System wurde jedoch aufgegeben, da Benutzer sie einfach nicht richtig anbringen konnten. Es war wichtig, den Aufkleber genau an der richtigen Stelle des Mobiltelefons zu positionieren. Die Aufgabe erwies sich als überwältigend. Verschwenden Sie also nicht Ihr Geld und ermutigen Sie Betrüger.
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