Чувствительность (электроника) - Sensitivity (electronics)

Чувствительности электронного устройства, такого как система связи , приемник или устройство обнаружения, например, PIN - диод , минимальная величина входного сигнала , необходимых для производства заданного выходного сигнала , имеющего заданное отношение сигнал-шум , или другой заданные критерии.

Чувствительность иногда неправильно используется как синоним отзывчивости .

Электроакустика

Чувствительность микрофона обычно выражается как сила звукового поля в децибелах (дБ) относительно 1 В / Па (Па = Н / м ² ) или как коэффициент передачи в милливольтах на паскаль (мВ / Па) в разомкнутую цепь. или при нагрузке 1 кОм .

Чувствительность громкоговорителя обычно выражается в дБ / 2,83 В _RMS на расстоянии 1 метр. Это не то же самое, что электрический КПД ; см. Эффективность против чувствительности .

Чувствительность гидрофона обычно выражается в дБ относительно 1 В / мкПа.

Приемники

Чувствительность приемника, такого как радиоприемник , указывает на его способность извлекать информацию из слабого сигнала, определяемую количественно как самый низкий уровень сигнала, который может быть полезен. Математически он определяется как минимальный входной сигнал, необходимый для получения заданного отношения сигнал / шум на выходе приемника, и определяется как средняя мощность шума на входном порте приемника, умноженная на минимально необходимый сигнал. -шумовое отношение на выходе приемника: ${\ displaystyle S_ {i}}$

${\ displaystyle S_ {i} = k (T_ {a} + T_ {rx}) B \; \ cdot \; {\ frac {S_ {o}} {N_ {o}}}}$

где

${\ displaystyle S_ {i}}$ = чувствительность [Вт]

${\ displaystyle k}$ = Постоянная Больцмана

${\ displaystyle T_ {a}}$ = эквивалентная шумовая температура в [K] источника (например, антенны) на входе приемника

${\ displaystyle T_ {rx}}$ = эквивалентная шумовая температура в [K] приемника относительно входа приемника

${\ displaystyle B}$ = ширина полосы [Гц]

${\ displaystyle {\ frac {S_ {o}} {N_ {o}}}}$ = Требуемый SNR на выходе [-]

Эту же формулу можно выразить через коэффициент шума приемника как

${\ displaystyle S_ {i} = N_ {i} \; \ cdot \; F \; \ cdot \; SNR_ {o} = kT_ {a} B \; \ cdot \; F \; \ cdot \; SNR_ { o}}$

где

${\ displaystyle F}$ = коэффициент шума

${\ displaystyle N_ {i}}$ = входная мощность шума

${\ displaystyle SNR_ {o}}$ = требуемый SNR на выходе.

Поскольку чувствительность приемника показывает, насколько слабым может быть входной сигнал для успешного приема приемником, чем ниже уровень мощности, тем лучше. Меньшая мощность для данного отношения сигнал / шум означает лучшую чувствительность, поскольку вклад приемника меньше. Когда мощность выражается в дБм, чем больше абсолютное значение отрицательного числа, тем лучше чувствительность приема. Например, чувствительность приемника –98  дБмВт лучше, чем чувствительность приема –95 дБмВт на 3 дБ, или в два раза. Другими словами, при заданной скорости передачи данных приемник с чувствительностью –98 дБм может слышать сигналы, которые вдвое меньше мощности, чем те, которые слышит приемник с чувствительностью приемника –95 дБм.

Рекомендации

 Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» . (в поддержку MIL-STD-188 )

внешние ссылки

• Преобразование чувствительности микрофона из дБ при 1 В / Па в коэффициент передачи в мВ / Па