סינאד

בתקשורת רדיו, וודא שהאותות ברורים ואמינים מאוד חשובים.בין אם מדובר בשירותי חירום, פעולות צבאיות או שידורים יומיומיים, יש צורך בביצועים של מקלטים רדיו.אחת הדרכים בהן מהנדסים וטכנאים בודקים עד כמה טוב מקלטים אלה עובדים באמצעות סינאד, המהווה יחס של אות לרעש ועיוות.סינאד הוא מדידה שמראה עד כמה מקלט יכול לייצר אות ברור, גם כשיש הרבה רעש ועיוות.מאמר זה יסביר מהו סינאד, מדוע זה חשוב וכיצד הוא נמדד ומשמש במערכות תקשורת שונות.

קָטָלוֹג

איור 1: הגדרת בדיקת סינאד

מה זה סינאד?

סינאד (אות לרעש ועיוות) היא מדידת מפתח המסייעת לקבוע עד כמה מקלטים רדיו עובדים על ידי בדיקת יכולתם לייצר אות ברור גם כאשר יש רעש ועיוות.סינאד מחושב על ידי השוואה בין חוזק האות יחד עם הרעש והעיוות לרעש ולעיוות בלבד.התוצאה ניתנת בדרך כלל בדציבלים (DB).

איור 2: איתות לרעש ועיוות (הרמוניות) גרף

כאשר ערכי סינאד גבוהים יותר, פירוש הדבר שהמקלט יכול להרים אותות חלשים יותר בצורה ברורה יותר, מה שהופך אותו לרגיש יותר ומסוגל לספק צליל או נתונים טובים יותר.סינאד משמש בדרך כלל במערכות כמו FM, VHF, UHF ולפעמים AM ו- SSB, כדי לוודא שהתקשורת אמינה.

בתכנון ובדיקת ציוד רדיו, סינאד מסייע למהנדסים להתאים מעגלי מקלט כך שהם עובדים טוב, אפילו במקומות עם הרבה הפרעות או היכן האותות חלשים.זה מבטיח כי המקלט יופיע ביעילות במצבים שונים.

מדוע סינאד חשוב?

איור 3: מכשירי רדיו המשמשים למדידת סינאד

סינאד (יחס אות לרעש ועיוות) חשוב מכיוון שהוא מספק דרך למדוד את ביצועי מקלט הרדיו על ידי שילוב של רעש ועיוות למספר פשוט אחד.מדידה זו מועילה מכיוון שהיא מקלה על הערכת עד כמה טוב המקלט יכול להתמודד עם אותות, במיוחד בסביבות קשות.

בבדיקת מקלט רדיו, סינאד מראה עד כמה המכשיר יכול לנהל אותות חלשים כאשר יש הפרעה.יכולת זו חשובה מאוד במצבים בהם אותות ברורים הם חובה, כמו בשירותי חירום, תקשורת צבאית או כל מצב בו יש צורך בהעברת רדיו אמין.

על ידי איחוד סוגים שונים של בעיות איתות למדידה אחת, סינאד מאפשר למהנדסים וטכנאים להבין במהירות עד כמה מערכת התקשורת עובדת.יש צורך בהבנה מהירה ומדויקת זו כדי לוודא שהמערכת פועלת כפי שהיא צריכה בתנאים בעולם האמיתי, כאשר סוגים שונים של הפרעות יכולים להשפיע ברצינות על איכות האות.

תפקידו של סינאד במתן מידה פשוטה של ​​ביצועים הופך את זה מאוד לשימוש ושיפור מערכות תקשורת הרדיו, וודא שהם נשארים אמינים במצבים בהם הם נחוצים.חשיבותו של מדד זה נעוצה לא רק ביכולתו לבדוק את ביצועי המערכת הנוכחיים אלא גם בסיוע למצוא ולתקן בעיות פוטנציאליות לפני שהם גורמים לבעיות בתקשורת.

מדידות סינאד ורגישות למקלט

איור 4: השוואת פלט של אות והרמוניות

סינאד (יחס לאות לרעש ועיוות) הוא מדידה שימושית לבדוק עד כמה טוב מקלט רדיו יכול להרים ולעבד אותות חלשים, גם כשיש רעש ועיוות.רגישות למקלט נוגעת עד כמה טוב מקלט רדיו יכול להרים אותות חלשים בבירור, מה שחשוב הרבה במצבים שבהם האותות חלשים או כשיש הפרעה.

סינאד מועיל במיוחד מכיוון שהוא לוקח בחשבון גם רעש וגם עיוות.בניגוד ליחס האות לרעש (SNR), שרק מסתכל על רעש בהשוואה לאות, סינאד שוקל גם עיוות, ומעניק תמונה שלמה יותר של מידת ביצוע המקלט.

הבנת סינאד פירושה לבדוק עד כמה מקלט יכול להפריד בין האות הרצוי לרעש ועיוות לא רצויים.כאשר מדידת סינאד, נחשבים גם כוח האות וגם את הכוח המשולב של רעש ועיוות.ערך סינאד גבוה יותר פירושו שהמקלט יכול להתמודד טוב יותר עם אותות חלשים, עם פחות השפעה מרעש ועיוות.

הרגישות למקלט מושפעת מכמה גורמים, כולל נתון הרעש (NF), המודד את כמות הרעש שנוספה על ידי האלקטרוניקה של המקלט, ורצפת הרעש, שהיא רמת האות הנמוכה ביותר שניתן לאתר מעל לרעש המובנה של המערכת.גורם נוסף הוא ערבוב הדדי, שהוא ההפרעה הנגרמת כאשר אותות חזקים מתערבבים עם רעש המתנד המקומי, מה שמקשה על המקלט להתמודד עם אותות חלשים.

סינאד נמדד בדרך כלל על ידי שליחת אות ידוע למקלט ואז מדידת הפלט כדי לראות כמה רעש ועיוות קיימים.מדידה זו מספקת ערך יחיד שניתן להשתמש בו כדי להשוות את הביצועים של מקלטים שונים או כדי לראות עד כמה מקלט יעבוד במצבים שונים.

הבנת סינאד

יחס אות לרעש ועיוות (SINAD) הוא מדידה המסייעת לנו להבין את איכות האות במערכות תקשורת ושמע.סינאד נמדד בדציבלים (DB) ומספר לנו עד כמה האות המקורי הושפע מרעש ועיוות.

הגדרה ונוסחה

סינאד מוגדר כיחס בין הכוח הכולל של האות (הכולל את האות הרצוי, הרעש וכל עיוות) לבין כוחם של רק הרעש והעיוות.הנוסחה לחישוב סינאד היא:

נוסחה זו משווה את הכוח המשולב של האות, הרעש והעיוות עם כוח הרעש והעיוות בלבד.התוצאה מוצגת בדציבלים, מה שנותן לנו מושג לגבי האיכות הכוללת של האות. ערך סינאד גבוה יותר פירושו איכות איתות טובה יותר מכיוון שהוא מראה שהאות הרצוי חזק יותר בהשוואה לרעש ולעיוות.

יחס כוח, לא יחס מתח

סינאד הוא יחס כוח, ולא יחס מתח.חשוב להבין זאת מכיוון שהספק והמתח קשורים באופן שונה במערכות חשמל.הכוח מחובר לכיכר המתח, כלומר שינויים קטנים במתח יכולים להוביל לשינויים גדולים בכוח.לכן, בעת מדידת סינאד, אנו מתמקדים בכוח כדי לשקף במדויק את השפעת הרעש והעיוות על האות.

מדידת סינאד עוזרת לנו להעריך עד כמה מערכת יכולה לשחזר את האות המקורי מבלי להוסיף יותר מדי רעש או עיוות.ערך סינאד גבוה מצביע על כך שהמערכת עושה עבודה טובה בשמירה על האות המקורי ברור ומדויק.

בשימוש יומיומי, סינאד נמצא באזורים כמו הנדסת שמע וטלקומוניקציה, שבהם שמירה על איכות האות חשובה.לדוגמה, במערכות שמע, ערך סינאד גבוה יותר פירושו שמוזיקה או דיבור משוחזרים עם פחות עיוות ורעשי רקע, מה שמוביל לחוויית האזנה ברורה ומהנה יותר.

טכניקות מדידה בסיסיות של סינאד

איור 5: מדידת סינאד באמצעות צליל שמע

כדי למדוד את סינאד, אות מווסת בטון שמע (בדרך כלל 1 קילו הרץ) מוזן למקלט הרדיו.לאחר מכן מנותח פלט המקלט, הכולל את האות המקורי, הרעש והעיוות.אות השמע מועבר דרך פילטר חריץ המסיר את הטון 1 קילו הרץ, ומשאיר אחריו רק את הרעש והעיוות.לאחר מכן מחושב ערך הסינאד באמצעות רמות ההספק הנמדדות של האות הכולל (אות + רעש + עיוות) ושאר הרעש והעיוות לאחר הסינון.

בעוד שהפלט החשמלי במסופי תפוקת השמע של המקלט הוא הנקודה הנפוצה ביותר למדידה, גישה אחרת כוללת שימוש במתמר כדי להמיר את השמע מהרמקול חזרה לאות חשמלי, מה שמבטיח כי גם עיוות הנגרם על ידי רמקול.

איך למדוד את סינאד?

ישנן שתי דרכים עיקריות למדידת סינאד: שימוש בציוד בדיקה נפרד או שימוש במדרי סינאד מיוחדים.

באמצעות ציוד מבחן נפרד כרוך במדידת החלקים השונים הדרושים לחישוב סינאד ביד.שיטה זו דורשת מספר כלים, כמו מחוללי אות, אוסילוסקופים ומנתחי ספקטרום, כדי למדוד רמות רעש, עיוות ואות בנפרד.למרות שזה יכול להיות מדויק, זה לוקח הרבה זמן ויכול להוביל לטעויות, במיוחד עם מדידות מורכבות.

מדדי סינאד מתמחים הם מכשירים המיוצרים בדיוק למדידת סינאד.מטרים אלה משלבים את כל המעגלים הדרושים למכשיר אחד ויכולים להיות מחוברים ישירות למקלטים רדיו.זה מקל על תהליך המדידה על ידי חישוב אוטומטי של סינאד על בסיס

אותות נכנסים ויציאה.השימוש במדרי סינאד הופך את התהליך למהיר יותר ומפחית את הסיכוי לטעויות.

כיצד מתבצעת המדידה

התחל ליד מדידת הרעש ועיוות בפלט המקלט כאשר אין אות.שלב זה קובע את רמות הבסיס של רעש ועיוות, הנחוצות למדידת סינאד מדויקת.הַבָּא, החל אות ידוע לקלט המקלט.הגדל לאט את רמת האות עד שרמת הפלט עולה ב- 12 dB.שלב זה עוזר לקבוע את הנקודה בה האות ברור מספיק כדי למדוד מעל הרעש והעיוות.לְבָסוֹף, הקלט את רמת האות נדרש כדי לקבל את עליית הפלט של 12 dB.רמת האות הזו עשויה להיות נמוכה כמו 0.25 מיקרוולטים, תלוי עד כמה המקלט רגיש.

מדידות סינאד חשובות לבדיקת עד כמה מקלטים רדיו עובדים, במיוחד במקומות עם הרבה רעש ועיוות.על ידי מדידה מדויקת של סינאד, מהנדסים יכולים לראות עד כמה טוב מקלט יכול לשמור על האות ברור, וזה חשוב מאוד לתקשורת אמינה.

השימוש במדרי סינאד מיוחדים הופך את תהליך המדידה למדויק יותר ופחות מסובך, מה שמקל על המהנדסים להשיג תוצאות אמינות.

מסנני מדידת סינאד

איור 6: מדידת סינאד באמצעות פילטר Notch

במדידת סינאד (אות לרעש ועיוות), מסנן החריץ משמש להסרת הטון מהאות, הנחוץ לניתוח מדויק.רוחב הפס של המסנן משפיע ישירות על כמה טוב הוא יכול לבודד את הטון מבלי להשפיע על הרעש והעיוות שמסביב.

באופן אידיאלי, על המסנן להסיר את הטון מבלי לשנות רעש ועיוות, אך רוחב פס מוגבל יכול להוביל להפחתה מסוימת גם ברכיבים לא רצויים אלה.

סטנדרטים כמו אלה ממכון התקנים האירופי לתקשורת (ETSI) מציינים כי עבור צליל של 1 קילו הרץ, המסנן צריך להפחית אותו לפחות 40 dB תוך שמירה על הרעש והעיוותים לרוב לא מושפעים.

המסנן צריך לאזן את רוחב הפס שלו כדי להפריד ביעילות את הטון לרעש ועיוות.פילטר רחב מדי עשוי לא לבודד באופן מלא את הטון, ואילו צרה מדי עשויה להפחית גם את הטון וגם חלק מהרעש והעיוות, מה שמוביל לקריאות סינאד לא מדויקות.

מפרט סינאד

יחס אות לרעש ועיוות (SINAD) הוא אמצעי חשוב שנמצא בפרטים הטכניים של ציוד תקשורת רדיו, במיוחד אלה הפועלים בתדירות הגבוהה ביותר (VHF) ובלהקות תדר גבוה במיוחד (UHF).סינאד מראה את הקשר בין הכוח הכולל של אות (כולל רעש ועיוות) לבין כוחם של רק הרעש והעיוות.מדד זה שימושי להבנת כמה טוב מקלט רדיו עובד ואת האיכות הכוללת שלו.

מפרט טיפוסי יכול לומר, "רגישות למקלט = 0.3 μV בסינאד 12 dB."המשמעות היא שהמקלט יכול להשיג סינאד של 12 dB עם אות קלט נמוך עד 0.3 מיקרוולטים.במילים פשוטות, ככל שהאות הקלט נמוך יותר כדי להגיע לסינאד של 12 dB, כך המקלט רגיש יותר.רגישות זו מראה עד כמה המקלט יכול לאתר אותות חלשים, וזה מועיל מאוד במערכות תקשורת בהן חוזק האות יכול להשתנות הרבה.

יישומים של מדידות סינאד

איור 7: תרשים תהליך מדידת סינאד

רגישות למקלט

סינאד משמש בעיקר למדידת כמה מקלט רדיו רגיש.מדידה זו מסייעת להבטיח כי המקלט עומד בתקני הביצועים הנדרשים.במהלך הבדיקה ועיצוב מעגל תדר הרדיו (RF), SINAD משמש לבדיקה שהמקלט יכול לאתר ולעבד אותות היטב, גם כאשר האותות חלשים.לעתים קרובות משתמשים בערך סינאד סטנדרטי של 12 dB, המתאים לרמת עיוות של 25% כאשר צליל 1 קילו הרץ משמש כאות האפשרות.רמת עיוות זו משמשת נקודה משותפת להערכת הרגישות של המקלט.

חסימת מקלטים

סינאד עוזר גם לבדוק עד כמה מקלט יכול להתמודד עם אותות חזקים שאינם בערוץ הרצוי, המכונה חסימת מקלטים.במקרה זה, רמת סינאד התייחסות מוגדרת לראשונה עם אות נקי.לאחר מכן, מוצג אות מחוץ לערוץ, וכוחו מוגבר לאט.הנקודה בה יורדת רמת הסינאד מראה כיצד המקלט מגיב לחסימה.מדידה זו מסייעת למהנדסים להבין עד כמה המקלט יכול להמשיך לעבוד כראוי כאשר הוא מתמודד עם אותות חזקים ולא רצויים שיכולים לגרום לבעיות בתקשורת.

דחיית ערוץ סמוכה

שימוש נוסף בסינאד הוא בבדיקת כמה טוב מקלט יכול לדחות אותות מהערוצים הסמוכים.בתהליך זה, אות מפריע מונח על ערוץ סמוך, ורמת הסינאד נמדדת.לאחר מכן מוגבר חוזק האות המפריע עד שהסינאד יורד לרמת ההתייחסות.מדידה זו מציגה את יכולתו של המקלט לדחות אותות מערוצים סמוכים, מה שמועיל במצבים בהם קיימים אותות רבים, כמו למשל בספקטרומי רדיו צפופים.מקלט עם דחיית ערוצים סמוכה טובה יכול להתעלם או להפחית את ההשפעה של האותות הסמוכים, ומאפשר תקשורת ברורה.

מַסְקָנָה

סינאד (יחס לאות לרעש ועיוות) הוא יותר מסתם מונח טכני-זו דרך מועילה להבין עד כמה מקלט רדיו יכול להתמודד עם בעיות תקשורת בעולם האמיתי.סינאד מעניק למהנדסים וטכנאים מספר פשוט שמראה עד כמה מקלט יכול לשמור על אותות ברורים, אפילו בתנאים רועשים וקשים.מבדיקת כמה מקלט רגיש להעריך עד כמה הוא יכול לסנן אותות לא רצויים, סינאד מסייע בתכנון, בדיקה ותחזוקה של מערכות רדיו אמינות.ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתפתח, הבנת ומדידות סינאד יישארו חלק חשוב מהוודאות שמערכות תקשורת יעבדו כפי שהן צריכות, עכשיו ובעתיד.

שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]

1. מה אומר לנו את התדר בו סינאד נמוך ב -3 dB מערך המקרה הטוב ביותר?

התדר בו סינאד נמוך ב -3 dB מהערך הטוב ביותר מראה את הנקודה בה ביצועי המקלט מתחילים לרדת.תדר זה מסייע בזיהוי הטווח עליו המקלט עדיין יכול לעבוד היטב לפני שרעש ועיוות יתחילו להפריע לאיכות האות.

2. מה המשמעות של סינאד 12dB?

סינאד של 12 dB פירושו שחוזק האות, בשילוב עם רעש ועיוות, הוא 12 דציבלים גבוה יותר מאשר רק הרעש והעיוות בלבד.רמה זו משמשת בדרך כלל כסטנדרט כדי לבדוק עד כמה מקלט רדיו יכול להרים אות ברור.זה מראה שהאות חזק מספיק בהשוואה לרעש ולעיוות כדי להיות שמיש.

3. איך מחשבים את ה- ENOB מסינאד?

כדי למצוא את המספר האפקטיבי של ביטים (ENOB) מסינאד, אתה יכול להשתמש בנוסחה זו: eNOB = (sinad - 1.76) / 6.02.נוסחה זו ממירה את ערך הסינאד, שנמדד בדרך כלל בדציבלים, למספר הקטעים המייצגים עד כמה טוב ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) יכול להפוך אות אנלוגי לאחד דיגיטלי.

4. כיצד נמדד סינאד בתקשורת סלולרית וניידת?

בתקשורת סלולרית וניידת, סינאד נמדד על ידי שליחת אות ידוע למקלט ואז בדיקת הפלט כדי לראות כמה רעש ועיוות קיימים יחד עם האות.תהליך זה עוזר להבין עד כמה המקלט יכול להתמודד עם אותות במצבים בהם יתכנו הפרעות, מה שחשוב לשמירה על תקשורת ברורות ברשתות ניידות.

5. מה סינאד ב- ADC?

סינאד בממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) מתייחס ליחס של האות הכולל, הכולל רעש ועיוות, רק לרעש ולעיוות בלבד.מדידה זו מספרת לנו עד כמה ה- ADC יכולה להמיר אות אנלוגי לאחד דיגיטלי, עם ערכי סינאד גבוהים יותר שמשמעותם ביצועים טובים יותר ופחות הפרעות מרעש ועיוות.