Gürültü şekli - Noise figure

Gürültü rakamı (NF) ve gürültü faktörü ( F ), bir sinyal zincirindeki bileşenlerin neden olduğu sinyal-gürültü oranının (SNR) bozulmasının ölçüleridir . Bir amplifikatörün veya bir radyo alıcısının performansının belirlenebileceği bir sayıdır, daha düşük değerler daha iyi performansı gösterir.

Gürültü faktörü çıkış oranı olarak tanımlanır gürültü gücü bunun atfedilebilir kısmına bir cihazın termal parazit standart, giriş sonlandırılmasına gürültü sıcaklığı T 0 (genellikle 290  K ). Gürültü faktörü, bu nedenle, gerçek çıktı gürültüsünün, cihazın kendisi gürültü getirmediğinde kalacak olana oranı veya giriş SNR'nin çıktı SNR'sine oranıdır.

Gürültü rakamı , desibel (dB) olarak ifade edilen gürültü faktörüdür .

Genel

Gürültü rakamı, alıcılar standart gürültü sıcaklığı T'de eşleşen kaynaklara bağlandığında , gerçek alıcının gürültü çıkışı ile aynı genel kazanç ve bant genişliğine sahip "ideal" bir alıcının gürültü çıkışı arasındaki desibel (dB) farkıdır. 0 (genellikle 290 K). Basit bir yükten gelen gürültü gücü kTB'ye eşittir ; burada k , Boltzmann sabitidir , T , yükün mutlak sıcaklığıdır (örneğin bir direnç ) ve B , ölçüm bant genişliğidir.

Bu, gürültü rakamını , anten etkin sıcaklığının genellikle standart 290 K'ye yakın olduğu karasal sistemler için faydalı bir değer haline getirir . Bu durumda, gürültü rakamına sahip bir alıcı, örneğin 2 dB daha iyi, bir çıkış sinyaline sahip olacaktır. diğerinden yaklaşık 2 dB daha iyi olan gürültü oranına. Bununla birlikte, alıcı antenin soğuk alana işaret edildiği uydu iletişim sistemleri durumunda, anten etkin sıcaklığı genellikle 290 K'den daha soğuktur. Bu durumlarda, alıcı gürültü rakamındaki 2 dB'lik bir iyileşme, 2'den fazla sonuç verecektir. Çıkış sinyali / gürültü oranında dB iyileştirme. Bu nedenle, ilgili etkili gürültü sıcaklığı rakamı, bu nedenle, uydu iletişimi alıcılarını ve düşük gürültülü amplifikatörleri karakterize etmek için gürültü figürü yerine sıklıkla kullanılır .

Olarak heterodin sistemleri, çıkış gürültüsü güç görüntü-parazitli katkıları içerir frekans dönüşümü, ancak standart gürültü sıcaklığında giriş sonlandırma termal gürültü kısmı kaynaklanan temel frekans dönüştürme yoluyla çıkış görünen sadece içeren sistem ve hariç tutar o görüntü frekans dönüşümü yoluyla görünen .

Tanım

Gürültü faktörü K bir sistem olarak tanımlanmaktadır

burada SNR i ve SNR o sırasıyla giriş ve çıkış sinyali-gürültü oranlarıdır . SNR miktarları güç oranlarıdır. Gürültü rakamı NF , dB cinsinden gürültü faktörü olarak tanımlanır:

burada SNR i dB ve SNR o dB olan desibel (dB). Bu formüller yalnızca giriş sonlandırması standart gürültü sıcaklığında T 0 = 290 K olduğunda geçerlidir , ancak pratikte sıcaklıktaki küçük farklılıklar değerleri önemli ölçüde etkilemez.

Bir cihazın gürültü faktörü, gürültü sıcaklığı T e ile ilgilidir :

Zayıflatıcılar , fiziksel sıcaklıkları T 0'a eşit olduğunda zayıflama oranı L'ye eşit bir gürültü faktörüne F sahiptir . Daha genel olarak, fiziksel sıcaklık T'deki bir zayıflatıcı için gürültü sıcaklığı T e = ( L - 1) T'dir ve bir gürültü faktörü verir.

Kademeli cihazların gürültü faktörü

Birden fazla cihaz kademeli ise, toplam gürültü faktörü Friis'in formülü ile bulunabilir :

burada K , n gürültü faktörüdür , n -inci cihaz ve G N olan güç kazancı ve (değil dB doğrusal) n- inci cihaz. Bir zincirdeki ilk amplifikatör, genellikle toplam gürültü rakamı üzerinde en önemli etkiye sahiptir, çünkü sonraki aşamaların gürültü rakamları, kademe kazançları ile azaltılır. Sonuç olarak, birinci amplifikatör genellikle düşük bir gürültü rakamına sahiptir ve sonraki aşamaların gürültü değeri gereksinimleri genellikle daha gevşektir.

Ek gürültünün bir işlevi olarak gürültü faktörü

Kaynak, bir güç sinyali ve güç gürültüsü verir . Hem sinyal hem de gürültü güçlendirilir. Bununla birlikte, kaynaktan gelen yükseltilmiş gürültüye ek olarak, amplifikatör belirtilen çıkışına ek gürültü ekler . Bu nedenle, amplifikatörün çıkışındaki SNR, girişindekinden daha düşüktür.

Gürültü faktörü, ek çıktı kaynaklı gürültü gücünün ve bir amplifikatörün güç kazancının bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir .

Türetme

Gürültü faktörünün tanımından

ve gürültülü tek aşamalı bir amplifikatöre sahip bir sistem varsayılır. Sinyal gürültü oranı , kendi çıkışı içerir, bu amplifikatör gürültü de ifade , güçlendirilmiş bir sinyal ve amplifiye giriş gürültü ,

SNR çıkışını gürültü faktörü tanımına ikame ederek ,

Kademeli sistemlerde , önceki bileşenin çıkış gürültüsüne atıfta bulunmaz. Standart gürültü sıcaklığında bir giriş sonlandırması, tek tek bileşen için hala varsayılmaktadır. Bu, her bileşen tarafından eklenen ek gürültü gücünün diğer bileşenlerden bağımsız olduğu anlamına gelir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  • Keysight, Temel RF ve Mikrodalga Gürültü Şekil Ölçümleri (PDF) , Uygulama Notu, 57-1, 01 Eylül 2019'da yayınlandı.

Dış bağlantılar

 Bu makale  , Genel Hizmetler Yönetimi belgesindeki kamu malı materyalleri içerir : "Federal Standart 1037C" . ( MIL-STD-188 desteğinde )