Figura de zgomot

Cifra de zgomot , denumită în mod eronat și figura de zgomot ^[1] , prescurtată NF (din engleză noise figure ), este o cantitate utilizată în electronică și în domeniul telecomunicațiilor împreună cu temperatura echivalentă a zgomotului pentru a cuantifica zgomotul unui sistem (în general un quadripol).

Determinarea zgomotului unui quadripol se efectuează prin compararea acestuia cu zgomotul introdus de o referință, care este, în general, rezistența care adaptează portul de intrare al quadripolului în putere și care se presupune că este la o temperatură absolută de 290 K (17 ° C ).

În diagramă, dNi indică puterea de zgomot disponibilă (într-o bandă de frecvență infinitesimală) introdusă de rezistorul plasat la intrarea quadripolului, în timp ce dNu indică puterea de zgomot disponibilă măsurată la ieșire. Puterea de zgomot disponibilă dNi este dată de:

dNi=kTdf

{\ displaystyle dNi = kTdf}

dNi = kTdf

unde k = 1,38 × 10 ⁻²³ J / K este constanta Boltzmann și T este temperatura absolută la care se află rezistorul (prin convenție stabilim T = 290 K ori de câte ori nu este specificat).

Cifra de zgomot referită la cei patru poli considerați este definită ca:

F={\frac {dNu}{dNu'}}

{\ displaystyle F = {\ frac {dNu} {dNu '}}}

F = {\ frac {dNu} {dNu '}}

unde dNu este puterea de zgomot disponibilă măsurată la ieșirea quadripolului într-o bandă de frecvență infinitesimală datorată atât contribuției zgomotului de intrare (de referință R la temperatura T), cât și zgomotului introdus de quadripolul însuși; dNu 'este în schimb puterea de zgomot disponibilă care ar fi măsurată la ieșirea quadripolului în sine dacă ar fi ideală, adică dacă nu a introdus zgomot. Indicând cu G câștigul disponibil al cvadripolului avem că:

dNu'=dNi\cdot G=kTdfG

{\ displaystyle dNu '= dNi \ cdot G = kTdfG}

dNu '= dNi \ cdot G = kTdfG

Din definiția lui F este, prin urmare, posibil să se obțină puterea de zgomot disponibilă la ieșirea sistemului:

dNu=F\cdot dNu'=kTFdfG

{\ displaystyle dNu = F \ cdot dNu '= kTFdfG}

dNu = F \ cdot dNu '= kTFdfG

Cifra de zgomot cuantifică, de asemenea, agravarea raportului semnal-zgomot (Raport semnal / zgomot: SNR) datorită zgomotului introdus chiar de către quadripol:

$F={\frac {\mathrm {SNR} _{\mathrm {in} }}{\mathrm {SNR} _{\mathrm {out} }}}$ ${\ displaystyle F = {\ frac {\ mathrm {SNR} _ {\ mathrm {in}}} {\ mathrm {SNR} _ {\ mathrm {out}}}}}$ $F = {\ frac {{\ mathrm {SNR}} _ {{\ mathrm {in}}}} {{\ mathrm {SNR}} _ {{\ mathrm {out}}}}}$ care exprimată în decibeli $F|_{dB}=SNR_{in}|_{dB}-SNR_{out}|_{dB}$ ${\ displaystyle F | _ {dB} = SNR_ {in} | _ {dB} -SNR_ {out} | _ {dB}}$ ${\ displaystyle F | _ {dB} = SNR_ {in} | _ {dB} -SNR_ {out} | _ {dB}}$

Cifra de zgomot și temperatura echivalentă a zgomotului sunt legate între ele prin următoarele relații, care pot fi obținute prin compararea expresiilor dNu care sunt obținute folosind una sau alta cu referire la același quadripol:

F={\frac {T+T_{r}}{T}}

{\ displaystyle F = {\ frac {T + T_ {r}} {T}}}

F = {\ frac {T + T_ {r}} {T}}

T_{r}=(F-1)T

{\ displaystyle T_ {r} = (F-1) T}

T_ {r} = (F-1) T

unde T este temperatura de referință absolută la care F.

Cifra zgomotului în general este o funcție a frecvenței; în plus, F depinde de referința luată în considerare și de temperatura acesteia (deoarece este definită ca raportul dintre puterile disponibile). Valorile F furnizate de producătorii de echipamente electronice trebuie, prin urmare, să fie considerate referite la temperatura de referință utilizată pentru calculul lor: de asemenea, în acest caz, valoarea de referință este de 290 kelvin atunci când nu se specifică altfel.

Pentru dispozitivele în cascadă, zgomotul total poate fi calculat folosind formula Friis :

F=F_{1}+{\frac {F_{2}-1}{G_{1}}}+{\frac {F_{3}-1}{G_{1}G_{2}}}+{\frac {F_{4}-1}{G_{1}G_{2}G_{3}}}+\cdots +{\frac {F_{N}-1}{G_{1}G_{2}G_{3}\cdots G_{N-1}}},

{\ displaystyle F = F_ {1} + {\ frac {F_ {2} -1} {G_ {1}}} + {\ frac {F_ {3} -1} {G_ {1} G_ {2}} } + {\ frac {F_ {4} -1} {G_ {1} G_ {2} G_ {3}}} + \ cdots + {\ frac {F_ {N} -1} {G_ {1} G_ { 2} G_ {3} \ cdots G_ {N-1}}},}

{\ displaystyle F = F_ {1} + {\ frac {F_ {2} -1} {G_ {1}}} + {\ frac {F_ {3} -1} {G_ {1} G_ {2}} } + {\ frac {F_ {4} -1} {G_ {1} G_ {2} G_ {3}}} + \ cdots + {\ frac {F_ {N} -1} {G_ {1} G_ { 2} G_ {3} \ cdots G_ {N-1}}},}

unde F _n este figura de zgomot a etapei n , în timp ce G _n este câștigul (în scară liniară, nu în dB ).

Notă

^ Termenul „figura zgomotului” este depreciat de unii, deoarece este o traducere proastă din engleză: de fapt cifra în acest caz este un prieten fals , ceea ce înseamnă de fapt „figură” și nu „figură”. În ciuda acestui fapt, dicția este destul de răspândită în jargonul tehnic și, prin urmare, este acceptată în general ca fiind corectă.

Bibliografie

Leonardo Calandrino, Gianni Immovilli. Scheme ale lecțiilor de comunicații electrice . Bologna, Pitagora Editrice, 1991. ISBN 88-371-0568-1
Herbert Taub, Donald Schilling. Principiile sistemelor de comunicații, ediția a II-a . Ediții internaționale McGraw-Hill, 1986. ISBN 0-07-100313-4

Elemente conexe

Controlul autorității	GND ( DE ) 4177103-5

Portal de inginerie

Portalul telecomunicațiilor

[1] Termenul „figura zgomotului” este depreciat de unii, deoarece este o traducere proastă din engleză: de fapt cifra în acest caz este un prieten fals , ceea ce înseamnă de fapt „figură” și nu „figură”. În ciuda acestui fapt, dicția este destul de răspândită în jargonul tehnic și, prin urmare, este acceptată în general ca fiind corectă.

[1]