接收机灵敏度的探讨

无线电接收机诸多的性能当中，「灵敏度」（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）无疑是其中最重要的一项，同时，也可能是遭遇最多误解的一项了。

曾经听说过有位ＯＭ试着要在天线和接收机的输入端之间，加装一个高增益的前置放大器，以提高灵敏度。这种作法是否正确，有待我们来探讨。

杂讯与讯号杂讯比

直接从字面上的意义，我们了解到，灵敏度是接收微弱讯号的能力。要接收微弱的讯号，一般的想法是设法将讯号储量放大，也就是提高增益（Ｇａｉｎ），以接收更微弱的讯号，所以增益高的接收机，其灵敏度一定较高。

这一段话，前半段关於灵敏度定义的部份，基本上是正确的；但後半段，增益与灵敏度关系的推论，跟实际情况却相差了十万八千里，这正是一般人对於灵敏度这项特性最人的误解。

在进入正题之前，且让我们谈谈杂讯（Ｎｏｉｓｅ）的问题。

打开接收机，当没有讯号进来时，通常都可以听到细小的「沙沙」声，这就是杂讯的声音。当有讯号进来时，强度够的话，这种「沙沙」声就几乎听不到。可是如果讯号微弱的话，我们会把接收机的音量开大，想更清楚地听到讯号，这一来，「沙沙」声也就相对变大。如果讯号更微弱的话，纵然将接收机的音量开到最大，也只是徒然提高「沙沙」声而已，讯号还是听不清楚。

可见要清楚地接收到微弱讯号，问题并不是在将音量开得多大（提高增益）。如果纯粹想提高增益的话，实在太简单了，了不起再加一级放大器就是。其关键乃是讯号和杂讯相对的强度，是否讯号有足够的强度，不被杂讯所遮盖过去。

这种讯号强度和杂讯强度的对比就叫「讯号杂讯比」（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）或者简称Ｓ／Ｎ比；当然，Ｓ／Ｎ比在习惯上，也经常以ｄＢ来表示。

从接收机声频输出端（如扬声器）所听到的杂讯。可以区分为两类。第一类是伴随着讯号从天线端接收进来的外部杂讯。对於此「天」电杂讯（或称背景杂讯），我们很难有所作为，只好听天由命了。第二类是与外部环境完全无关的内部杂讯，即使将输入端的讯号降低到零，仍可听到的杂讯，这完全是接收机本身所产生的内部杂讯。

对於第二类的内部杂讯，聪明的你，应该已经察觉到跟接收机的灵敏度一定有很密切的关系。

杂讯指数与杂讯系数

描述一个系统（如接收机）内部杂讯大小，可以用杂讯系数（ＮｏｉｓｅＦａｃｔ

ｏｒ）Ｆ来表示，或者取其对数值，变成杂讯指数（ＮｏｉｓｅＦｉｇｕｒｅ）ＮＦ。

Ｆ＝（Ｓｉ／Ｎｉ）／（Ｓｏ／Ｎｏ）

ＮＦ＝１０ｌｏｇＦ＝１０ｌｏｇＳｉ／Ｎｉ－１０ｌｏｇＳｏ／Ｎｏ

由於接收机内部杂讯的加入，会使得输出端的讯号杂讯比降低，所以杂讯系数Ｆ值一定大於１，而杂讯指数ＮＦ值则大於０ｄＢ。

对於一个可以分成几级串接起来的系统（如图一），其整体的杂讯系数Ｆ，可以由各级的增益和杂讯系数计算出来。

由於第一级的杂讯会经过每一级的放大，所以影响整体的杂讯系数Ｆ最显着。第二级则不必经过第一级的放大，影响次之，……

越到後级，其影响程度越不显着，如公式（１）。通常的计算，只须考虑到第二级就足够的了，以後的各级是可以忽略不计的。

以一般常见的接收机来说，天线输入端之後就是射频（ＲＦ）放大级，再进入混波（ＭＩＸＥＲ）级、中频（ＩＦ）放大级……如图二。

图二中的混波级为平衡式混波器，所以不但没有增益，反而有损失，但没有杂讯。整个接收机杂讯系数：

Ｆ＝１．５８５＋［（１．７７８－１）／８＊０．３９８］＝１．８２９ＮＦ＝２．６２ｄＢ

因为有射频放大级的增益１２ｄＢ，使整个杂讯指数才增加０．６２ｄＢ而已。当然，提高射频放大级的增益，是可以降低整体接收机的杂讯系数，但是提高到某个程度以後，效果就不明显了。

相反地，太高的射频放大级增益，也会造成混波级的问题。所以，射频放大级的增益目的，在建立起整体的杂讯系数，不必要求太高，大约在１０ｄＢ左右即可。

反倒是射频放大级主宰了整体的杂讯系数，如何选用低杂讯的主动元件、如何去设计偏压电路、尽量降低射频放大级的杂讯，就是一项最重要的课题。依一般专通讯用ＨＦ接收机来说，杂讯指数大约在５～１０ｄＢ之间。

灵敏度的定义与量测

实际上，接收机制造商所标示出来的灵敏度和前面所讨论的杂讯系数，虽然有密切的关系，却有所不同。通常所标示的灵敏度如：输入阻抗５０Ｑ，频率范围１．８～３０Ｍ

Ｈｚ时，对於１０ｄＢ的Ｓ／Ｎ比，其灵敏度之０．２μＶ。这种表示法可以用实际的量测方法来了解所代表的意义，如图三：

在接收机的声频输出，接上一个真正的ｒｍｓ电表，在输入端接一个讯号产生器（必须注意阻抗匹配）。首先将讯号产生器和接收机设定在特定的量测频率，并调整讯号产生器，使其输出为零，此时在ｒｍｓ电表上的读值为接收机本身产生的内部杂讯功率。再慢慢地增加讯号产生器的输出，直到ｒｍｓ电表的读值比原来增加１０ｄＢ，也就是Ｓ／Ｎ比为１０ｄＢ时，在读出讯号产生器的输出电压位准，如果是０．２μＶ的话，则此接收机的灵敏度就是０．２μＶ。

对於不同的量测频率，接收机会有不同的杂讯系数，所以，要比较接收机的灵敏度，就必须规定量测的频率和Ｓ／Ｎ比的大小才有意义。此外，各种不同的调变模式要清楚地抄收讯号所需的Ｓ／Ｎ比也不同，如ＣＷ模式须３ｄＢ即可，ＳＳＢ模式须１０ｄＢ，ＡＭ模式须１７ｄＢ。

因此，我们知道在相同的情况下，ＣＷ模式可以抄到微弱的讯号，ＳＳＢ模式则次之。

结论

讨论至此，相信各位对於接收机的灵敏度与杂讯的密切关系，应该都已经有清楚且正确的认识了。能够澄清一般人对灵敏度的误解，从而建立正确的观念，乃是本文最大目的