Заведующий кабинетом
Станислав Иванович Ермачков
US0HZ

 

Станислав Ермачков US0HZ.
Преподаватель Учебного центра войск связи Вооруженных Сил Украины.  Начальник Музея войск связи Вооруженных Сил Украины 
(г. Полтава).

 

Просто о радио


Хочу написать вот о чем…
На этой неделе, в медиасредствах контест – информации http://lists.contesting.com/mailman/listinfo/cq-contest,
очень «бурно» обсуждается итоги RDXC этого года, в плане изменений судьями этого теста категории заявленной мощности некоторым его участникам (UA4W, 5B4AGN). Другими словами, из категории «LP» станции были переведены в категорию «НР».
По известной причине, я уже второй год подряд не принимаю участия в этом тесте, так что за итогами его не слежу, но в этот раз, вот что бросилось в глаза…
Всем станциям была изменена категория по показаниям скиммеров.

Не секрет, что такая практика уже существует в CQ WW DX Contests. Возникает парадокс, в «ногах со свечкой не стояли…Hi!», а изменяют категории по показаниям (SNR) каких-то неодушевленных аппаратов (SDR приемников) в комплексе со специальной программой. Не буду вдаваться в подробности, заходите на сайт – http://www.reversebeacon.net, там все прописано.

Да сих пор в памяти слова Игоря RA3AUU, сказанные им на одном из Домодедовских радиофестивалей: «У контестмена два врага. SDR-приемник и кровать…Hi!».
Ни в коем случаи не ставлю под сомнение решение судей. С ними, по общеизвестной поговорке – не спорят. Но то, что мы стали «заложниками» цифровых значений показателя SNR – это реальность современного контестинга. И от этой реальности, к сожалению, не уйти. Я обязательно продолжу эту тему, но вначале, как бы для «ликбеза, откуда ноги растут…Hi!» выкладываю для ознакомления мои конспекты для занятий по подготовке специалистов радиосвязи, в частности, радиостанции «Harris».

Дело в том, что в этих радиостанциях, по показателю SNR, основана работа отдельных, очень важных функций, позволяющие обеспечить радиосвязь в очень сложной эфирной обстановке, с учетов воздействия сил радиоэлектронной борьбы реального противника.

Сразу оговорюсь, что методика моих занятий больше похожа на рассказ, так как мой контингент далеко не студенты ВУЗов или техникумов. Отсюда и очень упрощенная форма подачи самой сути процессов и работы аппаратуры. Выражаясь солдатским языком – на пальцах…Hi!
Попрошу Владимира Антоновича UZ1RR, разместить их в «Техническом кабинете» под названием «Просто о радио…».

Чтобы приступить к анализу цифровых (количественных) показаний SNR давайте, сначала поймем, откуда он берется и как получается…  

 

При подготовке и проведении занятий по курсу современных технологий, в области радиосвязи, невольно сталкиваешься с проблемами.

Первая, на мой взгляд, вполне обоснованная – это контингент, который пришел к нам на учебу. Далеко не многие из состава мобилизованных, пришедших на службу по контракту или призванных на срочную службу, имели возможность получить хотя бы малейшее представление о том, как или на каких принципах работают современные системы передачи информации, в чем состоит особенность их использования.

Вторая, повсеместное применение цифровых технологий в какой-то степени упростили наше понятие о связи, видя, как правило, их итог. Это и большие скорости передачи информации по Интернету, и цифровое телевидение, и совместимость средств передачи и приема информации (мобильных телефонов) с различного рода функциями – фотокамер, магнитофонов, радиоприемников, GPS навигаторов, всевозможных игр и прочее, прочее, прочее. Другими словами – все в «одном флаконе».

Третья, очень существенная особенность, которая появилась в последнее время – это, в буквальном смысле, повальный «наплыв» английского языка и заметьте, не просто разговорного, а технического. Это хорошо, если технический перевод делает специалист в области связи, а если нет…

В моей практике уже были случаи, когда из-за неправильного или неточного перевода технического описания отдельных видов современной техники связи, поставляемые в войска, приходилось обращаться к «первоисточнику» на английском языке и только тогда можно было хоть в чем-то разобраться. Как видите, проблем хватает, а если учесть контингент, который приходит к нам на учебу, то показатель этих проблем надо возводить даже не в третью степень. Вот почему, как понимаю, в практике проведения занятий по подготовке специалистов связи, надо искать новые формы и методы. Вот, некоторые из них…

Но сразу хочу оговориться, пройдя все шесть мобилизаций и повидав преподавателей не один десяток, то что-то, буду пояснять для преподавателей, а что-то, для самих обучаемых.  

И так, при изложении учебного вопроса о ТТД радиостанции «HARRIS», встречаем такое выражение:

 

Чувствительность

 -113 дБм (0,5 мкВ) в диапазоне 1,5-29,9999 для ОМ при SNR = 10 (SINAD)

 

Даю гарантию на 100%,  что далеко не каждый преподаватель даже мысленно сможет представить, о чем идет речь в этих параметрах, не говоря уже о самих обучаемых.                  

И так, первое, пояснение для преподавателей (коротко, саму суть):

Чувствительность – это способность РПУ (радиоприемного устройства) принимать очень, очень слабые сигналы. А насколько? Этот ответ будет дан позднее и, в основном, для самих обучаемых. А преподавателям, просто немного напомню:                                                              -113 дБм (0,5 мкВ) – как понимаем, речь идет о каких-то уровнях и последнее значение         0,5 мкВ, нам более знакомо, так встречалось при эксплуатации РПУ Р-160, Р-155 и др.

Это минимальное напряжение, наведенное электромагнитной волной в антенне, при котором будет обеспечено бесперебойная работа оконечных устройств и 100% достоверности принятой информации. Другими словами, если чувствительность РПУ по каким-либо причинам станет заниженной, больше 0,5 мкВ, то достоверность принятой информации будет намного меньше 100%. Заметьте, что ни о каких параметрах радиоканала даже речи нет, только достоверность. Обратите внимание, что параметр чувствительности РПУ тем лучше,  чем ее показатель чувствительности  – меньше.

К примеру, чувствительность радиоприемника 0,2 мкВ – прекрасная, а вот при чувствительности в 10,0 мкВ – радиоприемник, к сожалению, считается «тупым» (образно).  

А вот теперь, о сокровенном…

О какой достоверности принятой информации может вестись речь, если вместо антенны, необходимых геометрических размеров и параметров (в зависимости от частоты), растянут кусок провода, да еще, не дай Бог, из «полевки» т.е. легкого полевого телефонного кабеля

П-274. Вот здесь, как ни где, надо учитывать один из важнейших параметров антенн – это площадь ее раскрыва в зависимости от принимаемой частоты (длины принимаемой волны), которая будет основополагающим критерием другого параметра – КПД антенны.

Хотя, эти два параметра, больше присущи передающим антеннам, но в «куске» провода, не соизмеримым с параметрами приемной частоты, навести требуемое значение ВЧ напряжения просто НЕ ВОЗМОЖНО! Для этого понадобятся мощности передатчиков, у корреспондентов, ни в один киловатт. Вот почему, среди старых радистов бытует следующая истина: «Чем длиннее антенна, тем ближе корреспондент!». 

А если еще и полотно приемной антенны далеко от «идеала» (скрутки, не зачищенные контакты, ржавые, окисленные соединения), то это только усугубит процесс преобразования электромагнитной волны в требуемые параметры высокочастотного тока и напряжения.     

Что толку, если электромагнитная волна, достигнув полотна приемной антенны, способна навести в ней высокочастотные токи и напряжение 0,5 мкВ, а сама антенна, не в состоянии осуществить такое преобразование.

Если приемная антенна все-таки преобразовала энергию электромагнитного поля в высокочастотные токи и напряжение требуемых номиналов, то теперь, их, надо передать на вход РПУ по линии (фидеру). Эта линия, кстати, тоже имеет свои параметры и один из главных – это КБВ (коэффициент бегущий волны, не путать с коэффициентом стоячей волны КСВ (SWR), параметром линии передачи энергии от передатчика к антенне).

Так вот, если эта линия (фидер) представляет собой «скрутки», не зачищенные контакты, не пропаянные разъемы – то ни о каком напряжении 0,5 мкВ даже речи быть не может, на вход РПУ поступят только доли этого значения.

И о какой достоверности принятой информации может идти речь? А если учесть, что токи высокой частоты текут только по поверхности проводника (поверхностный эффект), то вывод, сделайте сами, какие это должны быть поверхности.

Теперь, о «полевке» (ЛПТК П-274)…

Несколько прописных истин… Что представляет собой любая антенна? Это открытый колебательный контур. Какой один из главных параметров открытого колебательного контура? Это добротность. Что такое добротность? Это способность колебательного контура выделять, за счет своих резонансный свойств и параметров материала из которого он изготовлен, больше напряжения. Все просто, чем больше добротность, тем больше значения ВЧ напряжения, на этом контуре, будет. Вот почему, в радиотехнике повсеместно применяют серебрение, с той, одной лишь целью, чтобы повысить добротность (вспомните о поверхностном эффекте).

А что еще присуще колебательному контуру? Это индуктивность, кстати, как одному из главных параметров добротности.  Ну, и о какой добротности антенны может идти речь выполненной из «скрутки» медных и стальных проводников (ЛПТК П-274), да еще очень тонкого диаметра. Опять, все очень просто… «Добротная антенна»  – больше преобразует напряжения и тока высокой частоты, а «Недобротная антенна» – вывод сделайте сами…     

Каждый проводник электрического тока, в зависимости от материала из которого он сделан, имеет свой главный параметр – это удельную проводимость и удельное сопротивление.

У проводников, выполненных из «благородных» металлов (медь, латунь, алюминий), эти показатели имеют очень маленькие значения. А вот у стальных проводников, во много, во много раз больше. Вот, для сравнения, несколько цифр:

 

Медь – удельное сопротивление 0,0177 Ом;

Латунь – удельное сопротивление 0,0200  Ом;

Алюминий – удельное сопротивление 0,0275 Ом;

Сталь – удельное сопротивление 0,0730 – 0,0970 Ом.

 

Выводы, сделайте сами…

Не забуду свой вопрос к одному из преподавателей, подключивший к «HARRIS» кусок «полевки» в качестве антенны: «А почему не колючую проволоку? Она, хотя бы, оцинкованная…» спросил я у него. В ответ услышал: «А какая разница. Связь-то, все равно будет». Железная логика связистов! Главное – это связь, а какая, какого качества...???   

В этой связи, уместно оговорить биметаллы, т.е. стальной провод, покрытый тонким слоем меди. Ну, это же, другое дело (сразу вспоминаем поверхностный эффект (скин-эффект)).                 

Теперь, о значении – (минус) 113 дБм, что это такое?

Все, очень просто…
Когда стали внедряться современные технологии передачи информации, т.е. цифровые, стали пристальнее оценивать все процессы, происходящие при этом. Сначала оговорим параметр дБм
это децибел-милливатт, т.е. чувствительность, стали измерять параметром мощности принятого сигнала. Для чего? Во-первых, цифровые сигналы могут быть разной формы и ширины (BANDWITH). Во-вторых, не надо оговаривать фактор и влияние волнового сопротивления приемных антенн, которое в зависимости от частоты может быть различное.

И так, -113 дБм – этот много или мало, это хорошая чувствительность или нет? Предлагаю получить ответ на этот вопрос в сравнении параметров чувствительности РПУ, с градацией слышимости и разбераемости принятых у нас, у радистов. Напомню, что мы, это производим по абсолютно условной пятибалльной шкале, которая только оговорена словами «хорошо», «плохо» и т.д. Согласитесь, что каждому человеку свойственен свой личный и сугубо индивидуальный подход к этой оценке. Ведь абсолютно каждый из нас слышит по-разному и оценивает все по-разному.  Порой, на практике, эти слова заменяют просто названием цифр

от 1 до 5.  Но тут, возникает парадокс, ведь аппаратура «не понимает» сказанную, к примеру, цифру 3, или слово «удовлетворительно». Современная аппаратура цифровой связи «понимает»  значение принимаемого сигнала только в каких-либо электрических величинах, например – децибел, вольт, непер.

Вот, как будут выглядеть значения чувствительности РПУ в соответствии с принятыми оценками слышимости и разбераемости принимаемых сигналов по 5-ти бальной шкале:

 

1 балл (информация даже не разбирается) = -121 дБм;                                  

2 балла (принимаются отдельные слова) = от -115 дБм до -109 дБм;

3 балла (информация принимается с затруднениями) = от -103 дБм до -97 дБм;

4 балла (информация принимается почти без затруднений) = от -91 дБм до -85 дБм;

5 баллов (информация принимается без затруднений) = от -79 дБм до -73 дБм.

 

Отсюда, ответ для обучаемыхчувствительность РПУ «HARRIS» способна обеспечить уверенный радиоприем сигналов с оценкой «2-ва балла» по 5-ти бальной шкале.

Что проще? И, заметьте, доходчиво и ни каких цифр.

Теперь переходим к значениям SNR и SINAD. Но, в начале, давайте разберемся – что это такое и, причем тут параметры чувствительности РПУ радиостанции «HARRIS»?  

И так,  SNR (Signal то Noise Ratio), т.е. отношение сигнал/шум. Чувствительность РПУ радиостанции «HARRIS», равной -113 дБм, соответствует значение SNR = 10 дБ

(цифровое значение, оговорим ниже). Как – то все не понятно, причем тут одно, к другому?

Согласитесь, что это выражение довольно трудное пониманию, как это объяснить еще проще?

Пожалуйста, принятый сам радиосигнал (его информационная составляющая) должен быть громче в полтора балла (по условной пятибалльной шкале), чем уровень шумов.

Кстати, скажите два балла – не ошибетесь.  Другими словами, чем выше значение SNR, тем уровень сигнала будет больше уровня шумов. А что это даст? А это даст, прежде всего, получить в канале (цифровом) возможность выбора такого вид модуляции, при котором, будет возможность принять больше количество бит в каждый момент времени и главное – без искажений. Заметьте, оценка в 2-ва балла фигурирует в обоих случаях.

А вот тут, немного очень простой теории

При приеме аналоговых сигналов нам не надо задумываться об их качестве, потому, что мы их слышим фактически в «первозданном» виде. Передатчики аналоговых сигналов, просто «переносят», за счет различных способов модуляции, исходный сигнал на частоты, на которые работает передатчик. Что делает радиоприемник аналоговых сигналов? Все правильно, то, что и передатчик, но только наоборот. Он преобразует сигналы передатчика, промодулированных различными способами, в исходный сигнал. Все просто…

И заметьте, что на любом радиоприемнике аналоговых сигналов – «куча» ручек, с помощью которых, можно увеличить (уменьшить) уровень принимаемых сигналов и по высокой частоте (ВЧ), и по промежуточной (ПЧ), и по низкой (НЧ). Можно или плавно, или дискретно менять ширину полос «BANDWITH» различных трактов радиоприемника (ПЧ и НЧ). А что мы имеем для приема «цифры»? Ответ, очень простой…

Смотрим на свой мобильный телефон. Сколько ручек мы там видим? Хотя вспоминаем, что регулировка уровня аудиосигнала (громкости), но мы, как правило, ею не пользуемся (редко).

И так, прием цифровых видов сигналов, в нашем вмешательстве – не нуждается.

Все происходит – «БЕЗ НАС!». Буквально, в двух словах, как это все происходит…

Вспоминаем, что когда-то и что-то слышали о «единичках» и «ноликах», а еще, о трехбуквенном сочетании «АЦП». Расшифровываем, АЦП – это Аналогово-Цифровой Преобразователь. В ТТД радиостанции «HARRIS» это устройство оговорено и даже с параметрами. Дальше, все просто…

Исходный, аналоговый сигнал преобразуется в «единички» и «нолики» с помощью АЦП, а затем, они формируется в «биты». Внимание! Не путать со словом «байты».

«Байты» – это показатель «объема» информации. Кстати, в одном байте – 8 бит. 

Вот, как будет выглядеть два бита преобразованного аналогового сигнала в «единички» и «нолики» в двоичном коде – 00,01,10,11 (одно полное колебание синусоидального сигнала).

А вот теперь, особое внимание!!! Речь пойдет об источниках «шума»…

Вспоминаем перевод сочетания SNR. Вторая буква – N (Noise – шум). Оказывается, что первый, и надо сказать довольно мощный источник «шума», как раз в АЦП и находится.        Ничего не поделаешь – законы природы и радиотехники! «Единички» и «нолики, к сожалению, «тихо» не «появляются». Их «появление» и сопровождается значительным «шумом». Причем, чем выше разрядность  аналогово-цифрового преобразователя (АЦП),

тем он, «шум» выше. О чем говорить, если само, движение электронов в проводнике (Броуновское движение), будет создавать тоже «шум», который общепринято называть – «белым шумом». Но это, еще не все… В этом случаи, кроме «шума», появляется еще одна «бяка» – это «ошибки» самого процесса появления «единичек» с «ноликами» и так называемых «бит». Этот фактор носит название «Bit Error Rate (BER) », т.е. «ошибка в бите». И чем меньше уровень принимаемого сигнала (S), тем выше уровень «шума» всех процессов преобразования аналогового сигнала, в цифровой. Согласитесь, все просто…

В этом случаи, вероятность появления таких ошибок увеличивается во много, много раз.

Чтобы это не происходило, необходимо, чтобы уровень принимаемого сигнала был намного больше уровня «шумов». Каких, см. выше.

А где еще нам, недавно, встречалась буква – N, в каком сочетании? Ну, конечно, в сочетании SINAD (Signal то Noise And Distortion).

Оказывается, что процесс появления «единичек» и «ноликов» сопровождается не только «шумом», а еще и «искажениями» (Distortion – искажения). Такова его, процесса, природа!

Это следствие того, что формы сигналов АЦП очень далеки от синусоидальных, то это, в свою очередь, приводит к появлению, на фоне с самим сигналом, различного рода гармоник и других «вредных продуктов» преобразования. Ничего не поделаешь, тоже законы природы!   

А как же теперь нам, всю эту «кухню», связать с первой буквой этих сочетаний, с буквой – S (Signal – сигнал)? Легко и об этом уже было сказано чуть выше…

 

Чем ВЫШЕ уровень принимаемого «S – сигнала» относительно показаний «продуктов» процессов формирования цифровых сигналов, а именно: «N – шума» и «D – искажений», тем выше качество цифрового канала.

       

Если это правило не выполняется, то ни о каком качестве цифровых каналов и речи быть не может. Это при приеме аналоговых сигналов можно что-то «подкрутить», а при приеме «цифры», «крутить» нечего, да и нечем. Вспоминаем свой «мобильник» и примеры из жизни:

- при плохой слышимости абонента мобильной связи, связь неожиданно прерывается;

- при просмотре телепередач цифрового телевидения неожиданно, на экране, появляется нечеткое изображение и картинка «рассыпается» на разноцветные «шашечки».    

Вот почему, в тактико-технических данных РПУ радиостанции «HARRIS» оговорено:

     SNR = 10 (SINAD)

На цифре показателя SNR равного «10» пока не останавливаемся, рассмотрим позднее. Но сразу, оговорюсь, да Вы, наверное, и сами догадались,  что это значение соответствует тем же 1,5 – 2 балла, по условной, пятибалльной шкале слышимости и разбираемости принятой у радистов. Дальше – ни шагу! Дальше – сплошные логарифмы и математика.   

Кстати, значения «SNR = SINAD» будет только при малых уровнях принимаемого сигнала.

А при больших уровнях принимаемого сигналов – показатель «SINAD» в расчет можно вообще не включать, т.е. искажения или другие побочные «вредные продукты» преобразований цифровых сигналов, на качество цифрового канала – просто не скажутся.   

Какой напрашивается вывод:

Сравнение чувствительности РПУ радиостанции «HARRIS» в показателях SNR и SINAD – это методика присуща только цифровым видам радиосвязи. А теперь, внимание!

Она, абсолютно не подразумевает оценку силы сигнала принимаемой станции на фоне помех эфира, статики, гроз, тресков, промышленности и прочих видов.

В этой связи, напомню методику проверки параметров чувствительности РПУ Р-160, Р-155. Она производится только по шумам, генерируемых генераторами шумов. Подключенная к РПУ приемная антенна, в этом случаи, просто отключается, а к антенному входу РПУ подключается генератор шума. Если уровень генератора шума на выходе РПУ больше,

чем уровни собственных шумов РПУ, то параметры чувствительности РПУ – в норме.

Теперь, давайте теперь обратимся к следующей таблице:

             Рекомендации по вибору способа передачи информации

Режим

ME24

ME12

ME6

LDV

SMS

Необходим SNR, дБ

18-22 и выше

10-12 и выше

от -1 до
2-3
и выше

-3…-5

до -11

 

Что мы тут видим? Каждому виду модуляции свои требования по SNR и чем выше скорость цифровых потоков, тем этот показатель должен быть больше. Все просто!

Для проверки моих выводов, предлагаю проанализировать несколько значений SNR из этой таблицы, а заодно разберемся SNR = 10 дБ (цифровое значение в ТТД) это много или мало.

Режим МЕ12 SNR = 10-12 дБ. Возьмем для сравнения большую цифру и сразу отмечаем, что эти цифры наиболее близки к требованию параметра чувствительности РПУ радиостанции «HARRIS».

Итак, SNR = 12 дБ  означает, что мощность полезного сигнала будет больше мощности «шума» почти в 15 раз (поверьте, математика правильная).

К сожалению, как поведет в этом случаи себя SINAD, возможности, произвести расчеты, нет. Характеристика АЦП радиостанции «HARRIS», данными для расчета SINAD, в имеющейся документации, не оговорена. Могу предположить, будет верно соотношение «SNR = SINAD».

Сразу хочу оговорить цифру «15» в примере, что приведен выше. Реально, это будет довольно слабый сигнал, на уровне чуть выше 2-х баллов по пятибалльной шкале принятых у радистов.  А Вы заметили, что при режиме ME24, значение SNR намного больше, чем у МЕ12? А в чем причина? Это плата за скорость (2400 б/с) и более «широкий» «BANDWITH» (ширина спектра сигнала). И еще, несколько секретов…

В теории «цифры», существует вот такое соотношение: для передачи со скоростью – 1 б/с,  необходим спектр «BANDWITH» шириной в – 1 Гц. Давайте представим себе автомобиль, мчащийся с очень большой скоростью, но по очень узкой дороге. Вот почему, при передаче «цифры», существует «золотое правило». Каждому значению «скорости» – своя ширина «дороги», своя – «BANDWITH». Вы спросите, а до каких пределов? Конечно, предел есть и ограничивается он законом «Найквиста», но это – не для нас… Нам главное понять, чтобы в «узкую дорогу», не запустить «гоночный автомобиль» (сравнение).

В этой связи, открою небольшой секрет…

Если не загружен весь «BANDWITH» (в подробности не вдаюсь) то можно, к примеру, что- то

даже экономить. Вспоминаем знакомые нам УКВ радиостанции «Моторола». Весь их рабочий спектр 12,5 кГц разбит на два логических канала. И если задействован только одни канал, то сразу включается функция «экономии» энергии аккумулятора. Удобно, бесспорно!

Открою еще одну «тайну»… При пользовании Интернетом, мы, как правило, оцениваем его качество – по его скорости. А платим мы Интернет-провайдеру, за что? Оказывается, что мы платим не за «скорость», а вот как раз за «BANDWITH», т.е. за ту «ширину» спектра которая, согласно технических условий, будет соответствовать нужной нам скорости. Все просто…

Вспоминаем примеры о «платных» автомобильных дорогах. Вы покупаете «право» по ней ехать, а не параметр «скорости», с какой Вы по ней будете ехать. Кстати, Интернет-провайдер

тоже платит за «полосу» частот, т.е. «BANDWITH», которую он выкупил у кого-то…

И так, за что мы платим Интернет-провайдеру? Все правильно – за Интернет-дорогу (образно).

А вот если, из-за состояния дороги, Вы не можете ехать с нужной Вам скоростью, тогда, уже

«головная боль» будет уже у того, кому Вы, за эту «дорогу», заплатили. Все, просто…

В заключении, как бы подводя итог, немного математики… Вы, наверное, уже обратили внимание, что в своих сравнения я привожу пятибалльную систему, принятую у радистов.

Конечно, «балл» – оценка довольно абстрактная и субъективная, речь об этом уже была, повторятся, не буду. Но в моих выводах присутствуют и другие цифры, к примеру «15» в контексте сравнивая показатели мощности сигнала при SNR. Откуда такой показатель?

А из расчетов, связанных с логарифмами. И так, если мы переводим в децибелы (дБ) соотношение амплитудных значений (уровней) в SNR, то множитель будет равный – 20,

т.е. SNR = 20 lg (дальше по формуле). Но если мы переводим в децибелы соотношение мощностей, то множитель будет равен – 10, т.е. SNR = 10 lg (дальше по формуле).

 

Потренируемся, немного, в математике. И так:

SNR = 10 Дб. = 10 lg (S/N) = 10 lg (100/1) где 100 – мощность сигнала, 1 – мощность шума.

Мощность сигнала упала, к примеру – 80. Какой будет SNR?

10 lg (S/N) = 10 lg (80/1) где 80 – мощность сигнала, 1 – мощность шума. SNR = 19 дБ.

Мощность сигнала возросла, к примеру, в 5 раз. Какой будет SNR?

10 lg (S/N) = 10 lg (500/1) где 500 – мощность сигнала, 1 – мощность шума. SNR = 17 дБ.

Мощность сигнала возросла, к примеру, в 10 раз. Какой будет SNR?

10 lg (S/N) = 10 lg (1000/1) где 1000 – мощность сигнала, 1 – мощность шума. SNR = 30 дБ.

Мощность сигнала упала почти до уровня «шума». Какой будет SNR?

10 lg (S/N) = 10 lg (2/1) где 2 – мощность сигнала, 1 – мощность шума. SNR = 3 дБ.

Внимание!

При мощности, принимаемого сигнала меньше показателя мощности «шума», показания SNR будут уже со знаком минус (–), т.е. отрицательного значения.

Смотрим таблицу рекомендаций по выбору способа передачи информации. И при каких режимах, SNR имеет отрицательные значения? В режиме SMS, SNR имеет значение –11 дБ. Вот почему, при режиме SMS, принимаемый сигнал может быть еле, еле слышен. Ну, это потому, что это «цифра»! При приеме аналоговых сигналов, практически, такого не бывает.  

Заметьте, что в наших примерах менялся только показатель мощности принимаемого сигнала, а показатель «шума» оставался постоянным. Почему? Да потому, что показатель этого «шума» характеризуется только «шумом» АЦП и процессами преобразования аналогового сигнала, в цифровой. Вспоминаем «шум» процесса появления «единичек» и «ноликов»

Теперь, проанализируем SNR в соотношении «уровней». Вспоминаем, в этом случаи – lg = 20.  

Разбираем те же самые варианты, только слово «мощность», заменяем «уровнем» и 10, на 20:   

20 lg (S/N) = 20 lg (100/1) где 100 – уровень сигнала, 1 – уровень шума  SNR = 40 дБ.

Уровень сигнала упал, к примеру – 80. Какой будет SNR?

20 lg (S/N) = 20 lg (80/1) где 80 – уровень сигнала, 1 – уровень шума. SNR = 38 дБ.

Уровень сигнала возрос, к примеру, в 5 раз. Какой будет SNR?

20 lg (S/N) = 20 lg (500/1) где 500 – уровень сигнала, 1 – уровень шума. SNR = 54 дБ.

Уровень сигнала возрос, к примеру, в 10 раз. Какой будет SNR?

20 lg (S/N) = 20 lg (1000/1) где 1000 – уровень сигнала, 1 – уровень шума. SNR = 60 дБ.

Уровень сигнала упал почти до уровня «шума». Какой будет SNR?

20 lg (S/N) = 20 lg (2/1) где 2 – уровень сигнала, 1 – уровень шума. SNR = 6 дБ.

Внимание!

При уровнях, принимаемого сигнала меньше показателя уровня «шума», показания SNR будут уже со знаком минус (–), т.е. отрицательного значения.

В примере, с отрицательным значением SNR при расчетах соотношений мощностей в режиме «SMS», все оговорено выше. Механизм тот же, только с другими цифровыми показателями.

А теперь, двойное внимание!

Как правило, значения SNR указываются в соотношении – «Уровней»!

Вот почему, в приведенной выше таблице рекомендаций по выбору способов передачи информации довольно большие значения «уровней», да еще с оговоркой «Выше…».

А зачем же мы рассматривали математические примеры с расчетом «мощности», спросите Вы? А только по тому, что в первой таблице, параметров чувствительности РПУ радиостанции «HARRIS» приведены значения – «Мощности»! Вспоминаем вывод по первому показателю

чувствительности (-113 дБм) с оговоркой: «т.е. чувствительность, стали измерять параметром мощности принятого сигнала». Все просто! В первой таблице – соотношение «мощности сигнала к шуму» и соответствующие ему цифры, во второй – соотношение «уровня сигнала к шуму» и соответствующие ему цифры. Но заметьте – каждому, свои!   

А что, SINAD…? Мы как-то о нем забыли…

Давайте вспомним, в чем его основное отличие от SNR? А тем, что процесс появления  «единичек» и «ноликов», наряду с «шумом», сопровождается различного рода «искажениями» (D Distortion). Раз так, давайте оговорим их, как в примерах выше приведенных расчетов.

Сразу оговорюсь, что в технической документации РПУ радиостанции «HARRIS» параметры АЦП не оговорены. Если показатель «уровня» «шума» в наших последних расчетах мы брали за «1», то таким же значением «1», обозначим «уровень» искажений АЦП (условно).

И так, формула расчета SINAD будет следующей:

20 lg (S+N+D/N+D) = 20 lg (100+1+1/1+1) = 20 lg (102/2) где 100 – уровень сигнала,

1 – уровень шума, 1 – уровень искажений. SINAD = 34 дБ. Сравниваем с SNR в выше приведенных расчетах, SNR = 40 дБ. Как видим, значения примерно одинаковые.

А теперь, для примера, давайте «возьмем» по максимуму:

уровень сигнала возрос, к примеру, в 10 раз. Какой будет SINAD?

 20 lg (S+N+D/N+D) = 20 lg (1000+1+1/1+1) = 20 lg (1002/2) где 1000 – уровень сигнала,

1 – уровень шума, 1 – уровень искажений. SINAD = 54 дБ. Сравниваем с SNR в выше приведенных расчетах, SNR = 60 дБ. Как видим, значения примерно одинаковые.

В качестве вывода, привожу текст из вышесказанного:

«Кстати, значения «SNR = SINAD» будет только при малых уровнях принимаемого сигнала.

А при больших уровнях принимаемого сигналов – показатель «SINAD» в расчет можно вообще не включать, т.е. искажения или другие побочные «вредные продукты» преобразований цифровых сигналов, на качество цифрового канала – просто не скажутся». 

Примечание: в приведенных выше расчетах взяты «условные» значения электрических параметров с целью, показать сам «процесс» математических исчислений, при определении значений  SNR и SINAD. Сравнение их с реальными значениями данных параметров РПУ радиостанции «HARRIS» - приблизительное. Но в методическом плане, все соответствует…

Анализируя наши математические исчисления, особенно соотношение «уровней», невольно напрашивается вопрос. Как так? Значение «уровней» меняется, а нам, что делать? Как на это реагировать? Ответ, очень простой – а ни как… Вспоминаем, что первое знакомство с радиостанций «HARRIS», начиналось с изучения значений укороченных технических фраз на английском языке. RX – это передатчик, TX – это приемник, вспомнили? Так вот, в этом списке есть такое сочетание «AGC» (Automatic Gain Control), в переводе – Автоматическая Регулировка Усиления (АРУ). А дальше, все просто…

Возрос уровень сигнала, АРУ автоматически его понизит, понизился уровень сигнала, АРУ автоматически его повысит. Вспомнили пример с нашим «мобильником», ни каких ручек регулировок – нет. Да и на передней панели радиостанции «HARRIS», ни каких ручек для каких-либо регулировок не просматривается, одни кнопки и разъемы. Удобно, конечно!     

В зависимости от «скорости» изменения «уровней» (в секундах), АРУ разделяется по времени срабатывания: «медленной (Slow)», «средней (Medium)» и «быстрой (Fast)».

Все эти значения устанавливаются в рабочем меню радиостанции.

Но тут возникает парадокс, а что делать, если АРУ, сигнал не «вытянет»? Что делать?

Первое – это не паниковать! Второе – сосредоточиться и вспомнить, что в радиостанции «HARRIS» есть две «волшебные» функции. Какие? Ну, конечно же – это ALE и 3G.

Одна и другая предназначены для автоматического восстановления радиосвязи при «потере» или ухудшении ее параметров. К примеру, функция 3G, как более эффективная по фактору быстродействия, поддерживается системой (Automatic Radio Control System- ARCS).

А вот, уже нам понятное еще одно выражение: «Необходимое отношение сигнал/шум – минус 3 дБ». О чем оно говорит, конечно же, о SNR. Т.е. для работы «волшебных» функций, оказывается, тоже нужны определенные его, SNR, соотношения.

К сожалению, при соотношении сигнал/шум меньше – (минус) 3дб, к примеру – (минус) 5дб

и меньше, «волшебные» функции работать не будут. А что тогда делать, спросите Вы?

Опять, повторюсь, главное – не паниковать! И в этих случаях, на радиостанцию можно даже не смотреть, это не поможет. Она, свои возможности – «исчерпала». Так куда же смотреть?

Вот здесь, внимание!

А смотреть надо – на антенну и ее качественное состояние, ее направленность, состояние и надежность механических соединений, «чистоту» контактов. Правильно ли выбрана ее «геометрия» в зависимости от частоты (помните шильдики, с циферками, на полотне антенны «Диполь»). Кстати, характеристики любого вида антенн, в зависимости от их конфигурации, можно посмотреть в программном обеспечении радиостанции «HARRIS. Настоятельно рекомендую ознакомиться, очень познавательно. Следует так же убедиться, правильно ли выбрана рабочая частота в зависимости от дальности до корреспондента и времени суток. Может, стоит включить программу «VOACAP» и просчитать оптимальные частоты и время радиосвязи. Но об этом, на следующих занятиях…

 А сейчас, несколько контрольных вопросов: 

Почему показатель чувствительности РПУ измеряется показателями мощности сигнала?

Поясните сущность «добротности» приемной антенны РПУ?

В чем преимущество «длинных» приемных антенн, в сравнении с «короткими»?

Почему в качестве приемной антенны нельзя использовать стальные проводники?

Назовите основные показатели исправности приемных антенно-фидерных устройств?

Назовите основные показатели неисправности приемных антенно-фидерных устройств?

Назовите градации условных показателей слышимости сигналов по 5-ти бальной системе?       

Поясните сущность параметров SNR?

Поясните сущность параметров SINAD?

Поясните причину образования N – «шума»?

Поясните причину образования D – «искажений»?

Поясните сущность выражения SNR = SINAD?

В чем принципиальное различие расчета соотношений «уровней» и «мощности»?

Поясните исходные данные для расчета SNR в соотношении уровня сигналов?     

Поясните исходные данные для расчета SINAD в соотношении уровня сигналов?     

Поясните исходные данные для расчета SNR в соотношении мощности сигналов?     

Поясните исходные данные для расчета SINAD в соотношении мощности сигналов?

Поясните значения таблицы «Рекомендации по вибору способа передачи информации».

Рассчитайте (примерно) оценку слышимости в «баллах» в соответствии SNR (уровни).

Рассчитайте (примерно) оценку слышимости в «баллах» в соответствии SINAD (уровни).

Рассчитайте (примерно) оценку слышимости в «баллах» в соответствии SNR (мощность).

Рассчитайте (примерно) оценку слышимости в «баллах» в соответствии SINAD (мощность).

Что такое BANDWITH, в чем измеряется, влияние скорости передачи?

Поясните назначение и сущность работы функций ALE и 3G радиостанции «HARRIS»?

Назовите условия бесперебойной работы функций ALE и 3G радиостанции «HARRIS»?

Поясните сущность работы АРУ (AGC), в чем измеряется, режимы работы?

Поясните характеристику антенны «Штырь» (по выбору) в программе р/ст «HARRIS»?

Поясните характеристику антенны «Диполь» (по выбору) в программе р/ст «HARRIS»?

Для чего полотно антенны «Диполь» маркировано шильдиками с указанием цифр?

  

html counterсчетчик посетителей сайта

© 2000 – 2016 ЯR Studio UZ1RR ex UB5RR

Перепечатка статей с портала приветствуется при условии ссылки (гиперссылки) на портал http://uarl.com.ua/