浅谈接收设备灵敏度

1密级浅谈接收设备灵敏度灵敏度介绍及计算接收灵敏度是检验基站接收机接收微弱信号的能力，我们经常谈及的某产品或者某设备的灵敏度，其实是最大可用灵敏度，即指保证接收设备正常工作所需输出信号电平或信噪比。信噪比（S/N）是电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。信噪比的计量单位是dB，计算公式如下：S/N=10lg(PS/PN)=20Lg(VS/VN)Ps:信号的有效功率Pn:噪声的有效功率Vs:信号电压的“有效值”Vn:噪声电压的“有效值”设备的信噪比越高表明它产生的噪声越少。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高。信噪比是接收设备的关键指标，也是计算灵敏度的直接参数。灵敏度的计算公式如下，单位是dBm。Si=-173.93dBm+10lgBW+NFSYS+(S/N)BW:信号带宽（Hz）NFSYS:收信机噪声系数S/N:信噪比从以上公式可以看出为提高接收机灵敏度也即使Si小，可以从以下方面着手，a)降低系统噪声系数，b)提高信噪比c)减小信号的带宽SX1278灵敏度的分析我们为了计算其灵敏度，只需要测量信噪比和噪声系数即可。在SX1278的数据手册中我们查询到了以下的数据。不同扩频因子SF下，信道的信噪比：2密级不同链路增益下的噪声系数由此我们可以计算出不同带宽的灵敏度：BW=125K参考值：计算值:RFS_L125_HFRFsensitivity,Long-RangeMode,highestLNAgain,Band1,125kHzbandwidthSF=6-123dBmSF=7-125dBmSF=8-128dBmSF=9-130dBmSF=10-133dBmSF=11-135dBmSF=12-138dBmBW=250K参考值：3密级计算值:RFS_L250_HFRFsensitivity,Long-RangeMode,highestLNAgain,Band1,250kHzbandwidthSF=6-120dBmSF=7-122dBmSF=8-125dBmSF=9-127dBmSF=10-130dBmSF=11-132dBmSF=12-135dBmLORA接收模式下的灵敏度同样适用于灵敏度Si的计算公式。灵敏度与无线通信距离的关系这里简单介绍一下传输距离跟频率的关系，自由空间损耗描述了电磁波在空气中传播时候的能量损耗，由以下公式计算：Los=20lg(F)+20lg(D)+32.4F：频率，单位：MHz；D：距离，单位：Km；根据前面的自由空间损耗计算公式，频率越高，自由空间损耗越大。但是许多人根据这个结论，认为在相同的距离下，频率越高，功率损耗越大，这种概念是错误的，因为自由空间的能量损耗是能量扩散损耗，与频率无关。而自由空间损耗之所以与频率有关是为了简化计算，因为接收天线的增益是与频率有关的。当然，功率损耗与频率还是有关系的，这主要是与大气环境有关，如空气质量，雨水等由此简单介绍一下，灵敏度和无线传输距离的关系。影响的主要因素：a)发射功率b)接收天线增益c)发射天线增益d)接收机灵敏度e)自由空间损耗这里我们只简单介绍一下接收灵敏度对传输距离的关系。我们用SX1278的预设参数来分析，4密级发射功率TP10dBm1278预设配置F:433MHz，BW：125KHz，SF=8灵敏度Si-126dBmLos=TP–Si=138Los=32.44+20lgd(Km)+20lgf(433)=85.13+20lgd(Km)自由空间损耗：35dB（大气衰减:35dB(根据目前市场上的模块实际传输距离算出的)）馈线的损耗：约为8dB~10dB。空间+馈线损耗：45dB左右。D（Km）Los+其他损耗（dB）灵敏度Si（dBm）185.13+45-120.131.286.71+45-121.711.588.65+45-123.65291.15+45-126.152.492.73+45-127.73394.67+45-129.67497.17+45-132.17由上图可以看出我们用的1278模块，在天线阻抗匹配一致的情况下，传输距离可以达到2Km。同时我们可以发现：a)空间损耗直接影响到灵敏度。也就是说在接收设备的前段设计的插损，也直接反映在灵敏度上（前段滤波器使用低插损的LC滤波器、天线的阻抗匹配一致）。b)空间损耗6dB,传输距离减小一半。