ხმაურის ფიგურა (NF) საფუძვლები: რა არის ეს და როგორ გამოვიყენოთ იგი, რათა დაგეხმაროთ მიმღების დაპროექტებაში - ერთ ეტაპზე.

ხმაურის ფიგურა (NF): მითია, ასევე მნიშვნელოვანი RF პარამეტრი.

ეს არის ერთ-ერთი პირობა, რომლის თანახმად, ბევრი რუსი ადამიანი უჭირს რეალურად გაეცნოს და გამოიყენოს.

არსებობს რთული ფორმულები, რომლებიც ძალიან დაბნეული იქნება მათთან მუშაობის შემდეგ.

თქვენ შეიძლება გაგიჭირდეთ მათი სწორად გამოყენება, მიმღები დიზაინის შესაქმნელად.

უკიდურესად სუსტი სიგნალების გამოსაყენებლად სქემების დანიშვნისას მნიშვნელოვანი ხმაურია.

ხმაურის ფიგურა (NF) არის ზომა იმის შესახებ, თუ რამდენს აპარატებს მოწყობილობა სიგნალის სიგნალის თანაფარდობას (SNR), ქვედა ფასეულობებით რაც უკეთესად მოქმედებს.

სიგნალის ბილიკში თითოეული მოწყობილობის ხმაურის ღვაწლი საკმარისად უნდა იყოს დაბალი, რომ ეს მნიშვნელოვნად არ გადაგვარდეს სიგნალის ხმაურის თანაფარდობას.

მე გიჩვენებთ იმ მარტივ და ჩვეულებრივ RF კონცეფციებს და თქვენ შეძლებთ ძალიან მოკლე დროში შეიმუშავოთ და დაასრულოთ RF პროექტები და მარილიანი პროდუქტები, ბევრი შეცდომის გარეშე.

მე ასევე მოგაწვდით რამდენიმე რესურსს თქვენთვის, ვისაც გსურთ გაეცნოთ უფრო მოწინავე დეტალებს.

რა არის "kTB"?
სანამ ხმაურის ფაქტორსა და ხმაურის ფიგურას განვიხილავთ, საჭიროა უკეთ ვიცოდეთ მიმღების ხმაურის შესახებ.

პირველი რაც უნდა ვიცოდეთ არის, რომ სივრცეში ყველგან არსებობს თერმული ხმაური და ეს არის ხმაურის მინიმალური ძალა, რომლის წინაშეც გვჭირდება და გაუმკლავდეს.

არავითარ შემთხვევაში არ შეგვიძლია მოვიშოროთ იგი.

მიმღების დიზაინი გაცილებით ადვილი იქნებოდა, თუ ეს ძირითადი ხმაური არ არსებობდა.

ყველა სხვა ტიპის ხმაური სასურველი არ არის და ჩვენ მაქსიმუმი უნდა გავაკეთოთ, რომ მათ მინიმუმამდე დავიყვანოთ.

ჩვეულებრივ, ხმაურს ვხატავთ ვატებში, რადგან ეს ერთი ტიპის ძალაა.

ამ თერმული ხმაურის ენერგიის ამპლიტუდაა:

თერმული ხმაური = k (Joules / ˚K) T (˚K) × B (Hz)

სადაც k არის Boltzmann- ის მუდმივობა Joules / ˚K- ში, T ტემპერატურაა კელვინში (° K), ხოლო B არის გამტარუნარიანობა Hz- ში.

თუ,
k = 1.38 × 10−23
T = 290 ° K (ექვივალენტურია 17 ° C ან 62.6 ° F)
და,
ბ = 1 ჰც
ამის შემდეგ,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10−21W / Hz
= 4.002 × 10−18mW / Hz

თუ მას გადავაქცევთ dBm– ს,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0−180 = −174dBm / Hz
ეს არის თერმული ხმაურის სიმძლავრის ოდენობა 1 ჰც სიჩქარესთან და 17 ° C ტემპერატურაზე და უნდა გახსოვდეთ ეს რიცხვი გულწრფელად, სანამ ხმაურის ფიგურამდე მუშაობდეთ.

თერმული ხმაური და ტემპერატურა:

ქვემოთ მოცემულ ცხრილში მოცემულია თერმული ხმაური ჰერციტთან და ტემპერატურასთან შედარებით:

როგორც ამ ცხრილში ხედავთ, თერმული ხმაურის სხვაობა მხოლოდ ამ 2 უკიდურეს ტემპერატურას -40 ° C და 75 ° C შორისაა

−173.2−174.9 = 1.7dBm

ამიტომ, მოხერხებულობისთვის, ჩვენ ჩვეულებრივ მიგვაჩნია საშუალო რიცხვი 17 ° C (290 ° K) & -174 dBm.

თერმული ხმაურის და ოპერაციის სიხშირის გამტარობა:

გამტარუნარიანობისთვის 1 MHz

თერმული ხმაური = −174dBm + 10log (1 × 106)

= −114dBm

ჩვენ შევავსებთ „თერმული ხმაურს“ 2 შეკითხვით, რათა შეამოწმოთ რამდენად იცით ამ ტერმინის შესახებ. ეს უნდა იცოდეთ საფუძვლიანად, სანამ გააგრძელებთ ამ მნიშვნელოვანი პარამეტრის „ხმაურის ფიგურის“ ნახვას, რომელსაც ქვემოთ განვიხილავთ:

Q1:  რამდენ dBm ჰერცს აქვს თერმული ხმაური -25 ° C- ზე?

ან.     -174.7 დბმ

Q2: რამდენ dBm არის მთლიანი თერმული ხმაური, რომლის სიჩქარეს აქვს 250 kHz, 65 ° C- ზე?

ან.     -119.3 დბმ


ხმაურის თანაფარდობის სიგნალი (SNR)
 


მიმღების მგრძნობელობა არის მიმღების შესაძლებლობის საზომი სუსტი სიგნალის დეფორმაციის და ინფორმაციის მისაღებად. ჩვენ ვიზომებთ მგრძნობელობას, როგორც სიგნალის ყველაზე დაბალი სიგნალის დონეს, საიდანაც შეგვიძლია მივიღოთ სასარგებლო ინფორმაცია.

მიმღების დისკრიმინაციის ყველაზე სუსტი სიგნალია ფუნქცია იმისა, თუ რამდენი თერმული ხმაური ახდენს მიმღებს სიგნალს. სიგნალი ხმაურის შეფარდება არის ამ ეფექტის რაოდენობრივი გამოსადეგი ყველაზე მოსახერხებელი გზა.

შეყვანის სიგნალის ხმაურის კოეფიციენტისათვის

SNRin = ცოდვა / ნინი

სადაც Sin არის შეყვანის სიგნალის დონე და Nin არის შეყვანის ხმაურის დონე.

გამოსავლის სიგნალის ხმაურის კოეფიციენტისათვის

SNRout = South / Nout

სადაც Sout არის გამომავალი სიგნალის დონე და Nout არის გამომავალი ხმაურის დონე.

იმის გამო, რომ kTB ყველგან არის, Sut / Nout ვერასოდეს იქნება უკეთესი ვიდრე Sin / Nin. აქედან გამომდინარე, საუკეთესო მდგომარეობა, რაც შეიძლება გქონდეთ:

სამხრეთ / Nout = ცოდვა / ნინი, (SNRout = SNRin)
 
ხმაურის ფაქტორი (F) და
ხმაურის ფიგურა (NF)
ჩვენ უნდა განვსაზღვროთ ეს ორი ტერმინი „ხმაურის ფაქტორი“ და „ხმაურის ფიგურა“, სანამ გავაგრძელოთ.

ხმაურის ფაქტორი (F) = ცოდვა / NinSout / Nout = SNRinSNRout
ხმაურის ფაქტორი არის ღონისძიება იმის შესახებ, თუ როგორ ხდება სიგნალის და ხმაურის კოეფიციენტის დეგრადირება მოწყობილობაში.

თქვენ უნდა გახსოვდეთ ეს განმარტება ზეპირად, სანამ შეძლებთ ხმაურის ფიგურასთან მუშაობას.

სრულყოფილი ელექტრონული სქემის (რომელიც არ არსებობს) ექნებოდა ხმაურის ფაქტორი 1.

რეალურ სამყაროში, ის ყოველთვის მეტია, ვიდრე 1.

და, უბრალოდ,

= log (SNRin) −log (SNRout)

ხმაურის ფიგურა ყოველთვის აღემატება 0 დბ-ს.

მე მინდა ავხსნა ეს 2 მნიშვნელოვანი ტერმინი ქვემოთ მოცემული 3 მაგალითის გამოყენებით და იმედი მაქვს, რომ დაჭირდება დრო, თითოეული ნაბიჯის გასავლელად.

მაგალითი # 1
თუ ელექტრონული სქემის გამჭვირვალეობაა, მაშინ მომატებაა 0, შიდა ხმაურის დონე Nckt ასევე 0.

ან.

ვინაიდან სინ = სუტ და ნინი = Nout

ხმაურის ფაქტორი (F) = 1 და

ხმაურის ფიგურა (NF) = 10log (1) = 0

ამ ტიპის წრიული თითქმის არ არსებობს.

მაგალითი # 2
თუ ელექტრონული მიკროსქემია არის 6 დბ რეზისტორის π ქსელის შემსუბუქებელი (-6 DB), რა არის ხმაურის ფაქტორი?

ან.

ორივე Sin- ს და Nin- ს აქვთ 6 დბ ზარალი,

სუტ = (1/4) ცოდვა და სავარაუდოდ,

Nout = (1/4) Nin

მაგრამ მინიმალური თერმული ხმაური არსად არის kTB.

ასე
Nout = kTB
აქედან გამომდინარე,
ხმაურის ფაქტორი (F) = ცოდვა / NinSout / Nout
= ცოდვა / kTB (1/4) ცოდვა / kTB = 4
და,
ხმაურის ფიგურა (NF) = 10log (4) = 6dB
ხმაურის ფიგურა ზუსტად იგივეა, რაც ანაზღაურება 6dB, როგორც მოსალოდნელი იყო.

მაგალითი # 3

გამაძლიერებელი აქვს 12 დბ – ის მოგება, ხოლო ხმაურის ფიგურა 3 დბ,

(ა) რა არის ხმაურის დონე ჰცრზე (dBm) გამოსასვლელი პორტში და

ბ) რა არის დამატებითი ხმაური Hz- ში (dBm), რომელიც შეიქმნა ამ გამაძლიერებელში?




ან.

(A).
მას შემდეგ, რაც
ასე

სამხრეთი = 16 × ცოდვა

ცოდვა / Nin16Sin / Nout = 1.995

აქედან გამომდინარე, გამომავალი პორტში ხმაურის დონე (dBm) არის:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= −159.0dBm

(ბ).

და

Nout = 16 × Nin + (x + 1) kTB = (17 + x) kTB

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

ოპერაციის რამდენიმე ნაბიჯის შემდეგ

x = 15

ამ გამაძლიერებელში შექმნილი დამატებითი ხმაური (dBm) არის:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10−17mW = −162.2dBm

 

კარგი, დროა შეავსოთ ეს სტატია. მოგწონთ თუ არა ნამდვილად იცით რა არის ხმაურის ფიგურა და როგორ გამოვიყენოთ იგი? შეიტყვეთ ამ 2 კითხვადან:

Q1: LNA– ს მოგება შეადგენს 20 dB. თუ გამომავალი პორტის ხმაურის იზომება დონეა -152 dBm / Hz, მაშინ რა არის ამ გამაძლიერებლის NF?

პასუხი 2 დბ

Q2: გამაძლიერებლის NF არის 1.0 dB, ხოლო მოქმედების სიხშირის სიჩქარეს 200 kHz, თუ გამომავალი პორტის ხმაურის დონეა -132 dBm, რა არის ამ გამაძლიერებლის სარგებელი?

ანს. 18 დბ

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია