Asas Tokoh Kebisingan (NF): Apa Itu & Cara Menggunakannya Untuk Membantu Anda Merangka Penerima - Tahap Tunggal.

Gambar Kebisingan (NF): mitos dan juga parameter RF yang penting.

Ini adalah salah satu syarat bahawa banyak orang RF mengalami kesukaran untuk benar-benar memahami dan menerapkannya.

Terdapat formula rumit yang akan membuat anda sangat keliru setelah anda mengatasinya.

Dan anda mungkin menghadapi kesukaran untuk menggunakannya dengan betul untuk merancang penerima.

Semasa merancang litar untuk digunakan dengan isyarat yang sangat lemah, kebisingan adalah pertimbangan penting.

Noise Figure (NF) adalah ukuran seberapa banyak peranti menurunkan Signal to Noise Ratio (SNR), dengan nilai yang lebih rendah menunjukkan prestasi yang lebih baik.

Sumbangan kebisingan setiap peranti di jalur isyarat mestilah cukup rendah sehingga tidak akan menurunkan Nisbah Isyarat ke Bunyi secara signifikan.

Saya akan menunjukkan kepada anda konsep RF yang mudah dan biasa dan akhirnya anda dapat merancang dan menyelesaikan projek RF dan produk yang dapat dijual dalam masa yang sangat singkat tanpa membuat banyak kesilapan.

Saya juga akan memberikan beberapa sumber untuk anda yang ingin mengetahui lebih terperinci.

Apa itu "kTB"?
Sebelum membincangkan Noise Factor dan Noise Figure, kita perlu mengetahui lebih baik mengenai bunyi penerima.

Perkara pertama yang perlu kita ketahui ialah terdapat bunyi haba di mana-mana di dalam ruang dan ini adalah kekuatan bunyi minimum yang perlu kita hadapi dan hadapi.

Tidak mungkin kita dapat menyingkirkannya.

Reka bentuk penerima akan menjadi lebih mudah sekiranya bunyi asas ini tidak wujud.

Semua jenis bunyi yang lain tidak diingini dan kita harus melakukan yang terbaik untuk mengurangkannya.

Biasanya kita menyatakan kebisingan dalam watt kerana ia adalah salah satu jenis kuasa.

Amplitudo kekuatan bunyi termal ini adalah:

Bunyi Termal = k (Joules / ˚K) × T (˚K) × B (Hz)

Di mana k adalah pemalar Boltzmann dalam Joules / ˚K, T adalah suhu dalam ° Kelvin (° K), dan B adalah lebar jalur dalam Hz.

Sekiranya,
k = 1.38 × 10−23
T = 290 ° K (bersamaan 17 ° C atau 62.6 ° F)
Dan,
B = 1Hz
Kemudian,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10−21W / Hz
= 4.002 × 10−18mW / Hz

Sekiranya kita menukarnya menjadi dBm, maka,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0-180 = −174dBm / Hz
Ini adalah jumlah kuasa bunyi termal dalam lebar jalur 1 Hz @ 17 ° C dan anda harus ingat nombor ini dengan hati sebelum bekerja dengan Noise Figure.

Kebisingan dan Suhu Termal:

Jadual di bawah menunjukkan bunyi terma per hertz berbanding suhu:

Seperti yang anda lihat dalam jadual ini, perbezaan bunyi termal antara 2 suhu ekstrem ini -40 ° C dan 75 ° C hanya

−173.2−174.9 = 1.7dBm

Oleh itu, demi keselesaan, kami biasanya mengambil nombor tengah 17 ° C (290 ° K) & -174 dBm sebagai rujukan.

Lebar Jalur Kekerapan Kebisingan dan Operasi:

Untuk lebar jalur 1 MHz,

Bunyi Termal = −174dBm + 10log (1 × 106)

= −114dBm

Kami akan menyelesaikan "bunyi bising termal" dengan 2 soalan untuk menguji seberapa banyak yang anda ketahui mengenai istilah ini. Anda mesti mengetahuinya secara menyeluruh sebelum terus melihat parameter penting ini "Gambar Kebisingan" yang akan kita bincangkan di bawah:

Q1:  Berapakah dBm per hertz bunyi haba pada -25 ° C?

Ans.     -174.7 dBm

Q2: Berapakah dBm jumlah bunyi haba dengan lebar pita 250 kHz pada 65 ° C?

Ans.     -119.3 dBm


Nisbah Isyarat kepada Kebisingan (SNR)
 


Sensitiviti penerima adalah ukuran kemampuan penerima untuk mendemodulasi dan mendapatkan maklumat dari isyarat lemah. Kami mengukur kepekaan sebagai tahap kuasa isyarat terendah dari mana kita dapat memperoleh maklumat berguna.

Isyarat paling lemah yang dapat dibezakan oleh penerima adalah fungsi dari berapa banyak bunyi terma yang ditambahkan oleh penerima pada isyarat. Nisbah isyarat ke bunyi adalah kaedah yang paling mudah untuk mengukur kesan ini.

Untuk nisbah isyarat input ke bunyi,

SNRin = Sin / Nin

Di mana Sin adalah tahap isyarat input dan Nin adalah tahap kebisingan input.

Untuk nisbah isyarat output ke bunyi,

SNRout = Sout / Nout

Di mana Sout adalah tahap isyarat output dan Nout adalah tahap kebisingan output.

Oleh kerana kTB ada di mana-mana, Sout / Nout tidak akan pernah lebih baik daripada Sin / Nin. Oleh itu, situasi terbaik yang anda dapat ialah:

Sout / Nout = Sin / Nin, (SNRout = SNRin)
 
Faktor Kebisingan (F) &
Gambar Kebisingan (NF)
Kita perlu menentukan dua istilah ini "Noise Factor" dan "Noise Figure" sebelum melangkah lebih jauh.

Faktor Kebisingan (F) = Sin / NinSout / Nout = SNRinSNRout
Faktor kebisingan adalah ukuran bagaimana nisbah isyarat ke bunyi dikurangkan oleh peranti.

Anda perlu mengingat definisi ini dengan berhati-hati sebelum dapat bekerja dengan Noise Figure.

Litar elektronik yang sempurna (yang tidak wujud) mempunyai faktor kebisingan 1.

Di dunia nyata, ia selalu lebih besar daripada 1.

Dan secara sederhana,

= log (SNRin) −log (SNRout)

Rajah Kebisingan selalu lebih besar daripada 0 dB.

Saya ingin menerangkan 2 istilah penting ini dengan menggunakan 3 contoh di bawah dan saya harap anda meluangkan masa untuk mengikuti setiap langkah.

Contoh # 1
Sekiranya litar elektronik telus, maka kenaikan adalah 0, tahap kebisingan dalaman Nckt juga 0.

Ans.

Sejak Sin = Sout dan Nin = Nout

Faktor Kebisingan (F) = 1 dan

Rajah Kebisingan (NF) = 10log (1) = 0

Litar jenis ini hampir tidak wujud.

Contoh # 2
Sekiranya litar elektronik adalah perintang rangkaian 6 dB perintang (-6 DB), apakah Faktor Kebisingan?

Ans.

Sin dan Nin mempunyai kerugian 6 dB, jadi

Sout = (1/4) Dosa dan kononnya,

Nout = (1/4) Nin

Tetapi bunyi terma minimum di mana sahaja adalah kTB.

Jadi,
Nout = kTB
Oleh itu,
Faktor Kebisingan (F) = Sin / NinSout / Nout
= Sin / kTB (1/4) Sin / kTB = 4
Dan,
Rajah Kebisingan (NF) = 10log (4) = 6dB
Angka kebisingan hampir sama dengan redaman 6dB, seperti yang diharapkan.

Contoh # 3

Penguat mempunyai keuntungan 12 dB dan angka kebisingan adalah 3 dB,

(a) berapakah tahap kebisingan per Hz (dalam dBm) di port output, dan

(b) berapakah bunyi tambahan per Hz (dalam dBm) yang dibuat dalam penguat ini?




Ans.

(A).
Sejak,
Jadi,

Sout = 16 × Dosa

Sin / Nin16Sin / Nout = 1.995

Oleh itu, tahap kebisingan (dalam dBm) di port output adalah:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= −159.0dBm

(B).

dan

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

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

Selepas beberapa langkah operasi

x = 15

Oleh itu, bunyi tambahan (dalam dBm) yang dibuat dalam penguat ini adalah:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10−17mW = −162.2dBm

 

Baiklah, masa untuk menyelesaikan artikel ini. Adakah anda ingin tahu sama ada anda benar-benar memahami apa itu Noise Figure dan bagaimana menggunakannya? Ketahui dari 2 soalan berikut:

S1: LNA mempunyai keuntungan 20 dB. Sekiranya tahap kebisingan yang diukur pada port output adalah -152 dBm / Hz, maka apakah NF penguat ini?

Jawapan 2 dB

S2: NF penguat ialah 1.0 dB dan lebar jalur frekuensi operasi adalah 200 kHz, jika tahap kebisingan port output yang diukur adalah -132 dBm, berapakah keuntungan penguat ini?

Jawapan 18 dB

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej