إنّ (SINAD) هو مقياس يستخدم على نطاق واسع لأداء حساسية مستقبل الراديو وغالباً ما يستخدم للأنظمة القائمة على (FM) و(VHF / UHF)، ولكنه يعتمد أيضاً في العديد من أنظمة الاتصالات اللاسلكية الأخرى.
ما هو نسبة SNDR
نسبة الإشارة إلى ضوضاء بالإضافة إلى نسبة التشويه (SNDR): هي طريقة ملائمة للغاية لتضمين مجموعة متنوعة من مشكلات تدهور الإشارة في قياس واحد، بحيث يمكن تقييم القياس الكلي لأداء النظام.
- “SINAD” هي اختصار لـ “SIgnal-to-Noise And Distortion”.
- “FM” هي اختصار لـ “Frequency Modulation”.
- “UHF” هي اختصار لـ “Ultra-High Frequency”.
- “VHF” هي اختصار لـ “Very high frequency”.
أساسيات خصائص نسبة SNDR
يتم تعريف (SINAD) على أنّه الإشارة المرادة بالإضافة إلى مجموع جميع مكونات التشويه والضوضاء، كما لا يمكن أن يكون (SINAD) أبدًا أقل من 1 ويكون دائمًا إيجابيًا عند التعبير عنه بالديسيبل، و(SINAD) هو مقلوب (THD + N) ويمكن تحويله إلى (ENOB).
يشتمل نظام تحديد نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ونسبة الإشارة إلى الضوضاء والتشويه (SINAD) والتشويه التوافقي الكلي (THD)، على منطق لتقدير تردد إشارة جيبية سائدة موجودة في عينات البيانات سجل ومنطق لتناسب المنحنى بشكل متكرر، والمنحنى بما في ذلك الجيوب الأساسية والمكونات التوافقية وتعويض التيار المستمر، ومنطق حساب (SNR) و(SINAD) و(THD) باستخدام المكونات الجيبية الأساسية والمكونات التوافقية وإزاحة التيار المستمر.
في تطبيقات معينة من المستحسن حساب هذه المعلومات للإشارة لها بمكون تردد واحد مهيمن بين التيار المستمر ومكونات التردد التوافقي ومكونات الضوضاء، وتستخدم إحدى التقنيات الحالية لحساب (SNR) لإشارة الوقت المنفصل ما يشار إليه باسم تطبيق منحنى الموجة الجيبية المكون من (4 معلمات) لتحليل إشارة الوقت المنفصل، وباستخدام تطبيق منحنى الموجة الجيبية المكون من (4 معلمات)، فإنّ المجهولات الأربعة هي:
- مكون (DC).
- التردد الأساسي.
- السعة.
- طور المكون الجيبي السائد.
إذا كان تواتر المكون الجيبي السائد معروفاً، كما هو الحال غالبًا في الممارسة ويتم تقليل التقنية إلى تطبيق منحنى موجة جيبية مكون من 3 معلمات، ومع ذلك فإنّ خوارزمية ملائمة منحنى الموجة الجيبية التي لا تأخذ في الاعتبار التوافقيات المحتملة في سجل البيانات تتعامل مع التوافقيات على أنّها ضوضاء، ممّا يجعل قياس نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) دقيقًا صعب التحقيق.
هناك أسلوب آخر موجود لحساب (SNR) و(SINAD) و(THD) يحول سجل بيانات المجال الزمني إلى مجال التردد عبر تحويل فورييه المنفصل (DFT)، ومع ذلك فإنّ تحويل سجل بيانات المجال الزمني إلى مجال التردد عبر (DFT) يتطلب أن يفي النظام بالمتطلبات الجديدة التي أدخلها التحويل، كما يرتبط بهذا التحول شرط أخذ عينات الإشارة بشكل متماسك أي أخذ العينات بشكل متزامن والتركيز على الصندوق، والدوري داخل النافذة لتقليل التسرب الطيفي.
وهذا يعني أنّ (DFT) يفترض وجود سجل دوري لبيانات الوقت المنفصل كمدخل، ويكاد يكون من المستحيل تطبيق مثل هذا المطلب الصارم عمليًا وهو بالتأكيد غير ممكن لجميع التطبيقات، وبالتالي يتم استخدام حل بديل معروف باسم النوافذ لتقليل آثار التسرب الطيفي.
الأخطاء الناتجة عن التسرب الطيفي معروفة جيدًا لأولئك المهرة في المجال وتشمل الطاقة المنتشرة عبر الترددات ممّا يؤدي إلى عدم دقة الاتساع، كما يتم تقليل هذه الأخطاء الناتجة إلى حد كبير باستخدام النوافذ ومع ذلك فإنّ هذه الأخطاء لا يمكن تجنبها، حيث إن مجرد وضع نافذة على التسرب الطيفي لا تسمح بالحصول على قياسات دقيقة، لذلك فإنّ نتيجة أي طريقة تحاول حساب قياسات (SNR) أو (SINAD) أو (THD) لإشارة زمنية منفصلة تستخدم (DFT) لحساب اتساع مكونات التردد تتضمن هذه الأخطاء.
- “DFT” هي اختصار لـ “discrete Fourier transform”.
- “THD” هي اختصار لـ “Total harmonic distortion”.
- “ENOB” هي اختصار لـ “Equivalent Number of Bits”.
- “SNR” هي اختصار لـ “Signal to Noise Ratio”.
كيف يتم قياس SNDR
(SINAD) هو قياس جودة صوت جهاز الاستقبال الذي يستخدم عادة للمحطات المتنقلة التي تعمل على نظام تمثيلي مثل (AMPS)، وإنها نسبة الإشارة + الضوضاء + التشويه مقسومة على الضوضاء + التشوه ومعبراً عنها بالديسيبل، كما يتم قياس (SINAD) باستخدام محلل الصوت الخاص بمجموعة الاختبار ويمكن قياس (SINAD) في نطاق (100 هرتز) إلى (10 كيلو هرتز)، كما يستخدم قياس (SINAD) لتحديد حساسية التردد الراديوي للمستقبل وعادة ما يتم قياس (SINAD) بإحدى طريقتين:
- العمل على تقليل طاقة الخلية من مجموعة الاختبار حتى يتم عرض (12 ديسيبل) من (SINAD) أي إعادة التشغيل لكل قياس.
- ضبط (Cell Power) من مجموعة الاختبار إلى مستوى منخفض محدد وتحقق من قراءة (SINAD) بمقدار (12 ديسيبل).
كيفية تنفيذ عمل SNDR
يمكن تنفيذ نظام وطريقة تحديد (SNR) و(SINAD) و(THD) في أي جهاز حوسبة وعنصر دائرة متكاملة (IC) ودائرة متكاملة خاصة بالتطبيق (ASIC)، ومجموعة بوابة قابلة للبرمجة (FPGA) أو أي معالج أو دائرة حوسبة أخرى، بينما يتم تطبيقه بشكل عام في البرامج يمكن تنفيذ نظام وطريقة تحديد (SNR) و(SINAD) و(THD) في الأجهزة أو البرامج أو مجموعة من الأجهزة والبرامج.
إذا تم تطبيقه في الأجهزة يمكن تنفيذ نظام وطريقة تحديد (SINAD) باستخدام عناصر ومنطق أجهزة متخصصة، وعندما يتم تنفيذ نظام وطريقة تحديد (SINAD) في الأجهزة أو البرامج يمكن استخدام المنطق للتحكم في المكونات المختلفة، بحيث يمكن التحكم في جوانب التشغيل المختلفة بالبرمجيات.
يمكن تخزين البرنامج في ذاكرة ويتم تنفيذه بواسطة نظام تنفيذ تعليمات مناسب وعلى سبيل المثال معالج دقيق، كما يمكن أن يشتمل تنفيذ الأجهزة للنظام وطريقة تحديد (SINAD) على أي أو مجموعة من التقنيات التالية، وكلها معروفة جيدًا في المجال:
- المكونات الإلكترونية المنفصلة.
- دائرة منطقية منفصلة لها بوابات منطقية لتنفيذ وظائف المنطق على إشارات البيانات.
- دائرة متكاملة خاصة بالتطبيق لها بوابات منطقية مناسبة.
- مصفوفة بوابة قابلة للبرمجة (PGA).
- مصفوفة بوابة قابلة للبرمجة (FPGA).
كما تتضمن الذاكرة عدداً من عناصر البرامج أي غير معروضة التي تمكن جهاز الحوسبة من العمل، بحيث تتضمن الذاكرة أيضاً برامج (SINAD)، كما تتضمن البرامج المنطق المستخدم لحساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء ونسبة الإشارة إلى الضوضاء والتشويه والتشويه التوافقي الكلي لإشارة وقت منفصلة.
يوفر عنصر الإدخال أو الإخراج الاتصال الخارجي لجهاز الحوسبة، كما توفر واجهة المستخدم الرؤية والتحكم في برامج (SINAD)، وكما توفر واجهة المستخدم للمستخدم واجهة مستخدم رسومية تتيح جوانب مختلفة يجب التحكم في من برامج (SINAD)، وتسمح واجهة المستخدم الرسومية أيضاً للمستخدم بالتحكم في جوانب التشغيل المختلفة للنظام الجاري تحليله وضبطها وضبطها.
بالنظر إلى سجل البيانات الذي يشتمل بشكل أساسي على إشارة جيبية سائدة في وجود تحيز (DC) أو ضوضاء أو مكونات توافقية، يحسب (SINAD) برمجيات (SINAD) لسجل البيانات المعطى على الأقل معلمتين، كما تتضمن المعلمتان على الأقل تردد أخذ العينات (Fs)، حيث يتم أخذ عينات البيانات وتسجيل البيانات نفسها.
يُعد (SINAD) هو اختصار لـ (SIgnal-to-Noise And Distortion)، وإنّه مقياس لجودة الصوت المستخدم في حالات انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء مثل أنظمة الاتصالات الراديوية، وعادة ما يتم تنفيذ (SINAD) بإشارة تحفيز (400 هرتز) أو (1 كيلو هرتز).
- “FPGA” هي اختصار لـ “field-programmable gate array”.
- “PGA” هي اختصار لـ “Programmable Gate Array”.
