Noise Figure Noise (Noise) Noțiuni de bază: Ce este și cum să-l utilizați pentru a vă ajuta să proiectați un receptor - o etapă unică.

Noise Figure (NF): un mit, precum și un important parametru RF.

Este unul dintre termenii în care o mulțime de oameni de RF au dificultăți să înțeleagă și să aplice cu adevărat.

Există formule complicate pentru a vă face foarte confuz odată ce lucrați prin ele.

Și este posibil să întâmpinați dificultăți în aplicarea lor corectă pentru a proiecta un receptor.

Când proiectați circuite pentru a fi utilizate cu semnale extrem de slabe, zgomotul este o considerație importantă.

Noise Figure (NF) este o măsură a gradului în care un dispozitiv degradează semnalul de zgomot (SNR), valori mai mici indicând o performanță mai bună.

Contribuția de zgomot a fiecărui dispozitiv în calea semnalului trebuie să fie suficient de scăzută încât să nu degradeze în mod semnificativ raportul de semnal la zgomot.

Vă voi arăta acele concepte RF ușoare și comune și în cele din urmă veți putea să proiectați și să completați proiecte RF și produse vândute într-un timp foarte scurt, fără a face multe greșeli.

De asemenea, voi oferi câteva resurse pentru aceia dintre voi care ar dori să afle detalii mai avansate.

Ce este „kTB”?
Înainte de a discuta despre factorul de zgomot și despre figura de zgomot, trebuie să știm mai bine despre zgomotul receptorului.

Primul lucru pe care trebuie să-l știm este că există un zgomot termic peste tot în spațiu și aceasta este puterea minimă de zgomot de care trebuie să ne confruntăm și să ne descurcăm.

În niciun fel nu putem scăpa de ea.

Designul receptorului ar fi fost mult mai ușor dacă acest zgomot de bază nu ar exista.

Toate celelalte tipuri de zgomot nu sunt de dorit și ar trebui să facem tot posibilul pentru a le minimiza.

De obicei, exprimăm zgomot în wați, deoarece este un singur tip de putere.

Amplitudinea acestei puteri de zgomot termic este:

Zgomot termic = k (Joules / ˚K) × T (˚K) × B (Hz)

Unde k este constanta lui Boltzmann în Joules / ˚K, T este temperatura în ° Kelvin (° K), iar B este lățimea de bandă în Hz.

Dacă,
k = 1.38 × 10-23
T = 290 ° K (echivalent cu 17 ° C sau 62.6 ° F)
Și,
B = 1Hz
Apoi,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10-21W / Hz
= 4.002 × 10-18mW / Hz

Dacă îl convertim în dBm, atunci,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0-180 = -174dBm / Hz
Aceasta este cantitatea de zgomot termic într-o lățime de bandă de 1 Hz la 17 ° C și ar trebui să vă amintiți acest număr după inimă înainte de a lucra cu zgomot.

Zgomot termic și temperatură:

Tabelul de mai jos arată zgomotul termic pe hertz față de temperatură:

După cum puteți vedea în acest tabel, diferența de zgomot termic între aceste 2 temperaturi extreme -40 ° C și 75 ° C este numai

-173.2-174.9 = 1.7dBm

Prin urmare, din motive de comoditate, luăm de obicei numărul de mijloc 17 ° C (290 ° K) și -174 dBm ca referințe.

Zgomotul termic și lățimea de bandă a frecvenței de funcționare:

Pentru o lățime de bandă de 1 MHz,

Zgomot termic = −174dBm + 10log (1 × 106)

= -114dBm

Vom reuni „zgomotul termic” cu 2 întrebări pentru a testa cât de mult știi despre acest termen. Trebuie să îl cunoașteți amănunțit înainte de a continua să vedeți acest parametru important „Figura de zgomot” despre care vom discuta mai jos:

Q1:  Câți dBm pe hertz este zgomotul termic la -25 ° C?

Ans.     -174.7 dBm

Q2: Câți dBm este zgomotul termic total cu o lățime de bandă de 250 kHz la 65 ° C?

Ans.     -119.3 dBm


Raport semnal la zgomot (SNR)
 


Sensibilitatea receptorului este o măsură a capacității unui receptor de a demodula și de a obține informații de la un semnal slab. Cuantificăm sensibilitatea ca cel mai mic nivel de putere a semnalului de la care putem obține informații utile.

Cel mai slab semnal pe care un receptor îl poate discrimina este o funcție a cât de mult zgomot termic adaugă receptorului la semnal. Raportul semnal / zgomot este cel mai convenabil mod de a cuantifica acest efect.

Pentru raportul semnal de intrare / zgomot,

SNRin = Sin / Nin

Unde Sin este nivelul semnalului de intrare și Nin este nivelul de zgomot de intrare.

Pentru raportul semnal de ieșire la zgomot,

SNRout = Sout / Nout

În cazul în care Sout este nivelul semnalului de ieșire și Nout este nivelul de zgomot la ieșire.

Deoarece kTB este peste tot, Sout / Nout nu poate fi niciodată mai bun decât Sin / Nin. Prin urmare, cea mai bună situație pe care o puteți avea este:

Sout / Nout = Sin / Nin, (SNRout = SNRin)
 
Factor de zgomot (F) &
Figura de zgomot (NF)
Trebuie să definim acești doi termeni „Factor de zgomot” și „Figura de zgomot” înainte de a merge mai departe.

Faise Noise (F) = Sin / NinSout / Nout = SNRinSNRout
Factorul de zgomot este o măsură a modului în care raportul semnal / zgomot este degradat de un dispozitiv.

Trebuie să vă amintiți această definiție din inimă înainte de a putea lucra cu Noise Figure.

Un circuit electronic perfect (care nu există) ar avea un factor de zgomot de 1.

În lumea reală, este întotdeauna mai mare decât 1.

Și pur și simplu,

= Log (SNRin) -log (SNRout)

Figura de zgomot este întotdeauna mai mare de 0 dB.

Aș dori să vă explic acești 2 termeni importanți folosind 3 exemple de mai jos și sper că veți avea timp pentru a urma fiecare pas.

Exemplul # 1
Dacă circuitul electronic este transparent, atunci câștigul este 0, nivelul de zgomot intern Nckt este de asemenea 0.

Ans.

De când Sin = Sout și Nin = Nout

Factor de zgomot (F) = 1 și

Figura de zgomot (NF) = 10log (1) = 0

Acest tip de circuit aproape că nu există.

Exemplul # 2
Dacă circuitul electronic este un atenuator de rețea π de 6 dB (-6 DB), care este factorul de zgomot?

Ans.

Atât Sin, cât și Nin au pierderi de 6 dB, deci

Sout = (1/4) Păcat și presupus,

Nout = (1/4) Nin

Dar zgomotul termic minim oriunde este kTB.

Asa de,
Nout = KTB
Prin urmare,
Faise Noise (F) = Sin / NinSout / Nout
= Sin / KTB (1/4) Sin / KTB = 4
Și,
Figura de zgomot (NF) = 10log (4) = 6dB
Cifra de zgomot este exact aceeași cu atenuarea 6dB, așa cum era de așteptat.

Exemplul # 3

Un amplificator are un câștig de 12 dB, iar cifra de zgomot este de 3 dB,

(a) care este nivelul de zgomot pe Hz (în dBm) la portul de ieșire și

(b) care este zgomotul suplimentar per Hz (în dBm) creat în acest amplificator?




Ans.

(A).
De cand,
Asa de,

Sout = 16 × Sin

Sin / Nin16Sin / Nout = 1.995

Prin urmare, nivelul de zgomot (în dBm) la portul de ieșire este:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= -159.0dBm

(B).

Și

Nout = 16 x Nin + (x + 1) ktb = (17 + x) KTB

F = Sin / kTB16Sin / (17 + x) = KTB 2

După câțiva pași de operare

x = 15

Deci zgomotul suplimentar (în dBm) creat în acest amplificator este:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10-17mW = -162.2dBm

 

Bine, este timpul să încheiem acest articol. Îți place să știi dacă înțelegi cu adevărat care este Zgomotul Figura și cum să o folosești? Aflați din aceste 2 întrebări:

Q1: Un LNA are un câștig de 20 dB. Dacă nivelul de zgomot măsurat la portul de ieșire este -152 dBm / Hz, atunci care este NF-ul acestui amplificator?

Răspuns. 2 dB

Q2: NF-ul unui amplificator este de 1.0 dB și lățimea de bandă a frecvenței de funcționare este de 200 kHz, dacă nivelul de zgomot măsurat al portului de ieșire este -132 dBm, care este câștigul acestui amplificator?

Răspuns. 18 dB

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje