Kielelezo cha Noise (NF) Misingi: Ni Nini na Jinsi ya Kuitumia Kukusaidia Kubuni Mpokeaji - Hatua Moja.

Kielelezo cha Kelele (NF): hadithi na vile vile paramu muhimu ya RF.

Ni moja wapo ya maneno ambayo watu wengi wa RF wana ugumu wa kuelewa na kutumia.

Kuna njia ngumu zinazohusika ili kukufanya ukachanganyike sana mara unazifanyia kazi.

Na unaweza kuwa na ugumu wa kuyatumia vizuri kubuni mpokeaji.

Wakati wa kubuni mizunguko ya matumizi na ishara dhaifu sana, kelele ni kuzingatia muhimu.

Kielelezo cha Noise (NF) ni kipimo cha ni kiasi gani kifaa kinadhalilisha Signal to Riseo Rateo (SNR), na maadili ya chini yanaonyesha utendaji bora.

Mchango wa kelele wa kila kifaa kwenye njia ya ishara lazima iwe chini ya kwamba haitaharibu sana Signal to Riseo.

Nitakuonyesha dhana hizo rahisi na za kawaida za RF na mwishowe utaweza kubuni na kukamilisha miradi ya RF na bidhaa nzuri kwa muda mfupi sana bila kufanya makosa mengi.

Pia nitatoa rasilimali chache kwa wale ambao ungependa kujifunza maelezo zaidi ya juu.

"KTB" ni nini?
Kabla ya kujadili Kelele ya Kelele na Kielelezo cha Kelele, tunahitaji kujua vizuri juu ya kelele ya mpokeaji.

Jambo la kwanza tunalohitaji kujua kuna kelele ya mafuta kila mahali kwenye nafasi na hii ni nguvu ndogo ya kelele tunayohitaji kukabili na kushughulikia.

Hakuna njia tunaweza kuiondoa.

Ubunifu wa mpokeaji ungekuwa rahisi sana ikiwa kelele hii ya msingi haikuwepo.

Aina zingine zote za kelele sio za kuhitajika na tunapaswa kufanya bidii kuipunguza.

Kawaida tunaonyesha kelele katika watts kwani ni aina moja ya nguvu.

Upeo wa nguvu hii ya kelele ya mafuta ni:

Kelele ya mafuta = k (Joules / ˚K) × T (˚K) × B (Hz)

Ambapo k iko mara kwa mara Boltzmann huko Joules / ˚K, T ni joto katika ° Kelvin (° K), na B ndio bandwidth katika Hz.

Kama,
k = 1.38 × 10−23
T = 290 ° K (sawa na 17 ° C au 62.6 ° F)
Na,
B = 1Hz
Basi,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10−21W / Hz
= 4.002 × 10−18mW / Hz

Ikiwa tutabadilisha kuwa dBm, basi,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0−180 = −174dBm / Hz
Hii ndio kiasi cha nguvu ya kelele ya mafuta katika bandwidth ya 1 Hz @ 17 ° C na unapaswa kukumbuka nambari hii kwa moyo kabla ya kufanya kazi na Mchoro wa Noise.

Kelele ya mafuta na Joto:

Jedwali hapa chini linaonyesha kelele ya mafuta kwa joto la hertz dhidi ya joto:

Kama unavyoona kwenye jedwali hili, tofauti ya kelele ya mafuta kati ya joto kali mbili -2 ° C na 40 ° C ni tu

−173.2−174.9 = 1.7dBm

Kwa hivyo, kwa sababu ya urahisi, kawaida tunachukua nambari ya kati 17 ° C (290 ° K) & -174 dBm kama marejeleo.

Kelele ya Mafuta na Bandari ya Operesheni ya Mara kwa Mara:

Kwa 1 MHz ya bandwidth,

Kelele ya mafuta = −174dBm + 10log (1 × 106)

= −114dBm

Tutafunika "kelele ya mafuta" na maswali 2 ili ujaribu ni kiasi gani unajua kuhusu neno hili. Lazima ujue vizuri kabla ya kuendelea kuona param hii muhimu "Mchoro wa Kelele" ambao tutazungumza hapa chini:

Q1:  Ngapi dBm kwa hertz ni kelele ya mafuta kwa -25 ° C?

Majibu.     -174.7dBm

Q2: Je! Ni ngapi dBm kelele ya jumla ya mafuta na bandwidth ya 250 kHz kwa 65 ° C?

Majibu.     -119.3dBm


Ishara kwa Rateo Rateo (SNR)
 


Usikivu wa mpokeaji ni kipimo cha uwezo wa mpokeaji kubomoa na kupata habari kutoka kwa ishara dhaifu. Tunakamilisha usikivu kama kiwango cha chini cha nguvu ya ishara ambayo tunaweza kupata habari muhimu.

Ishara dhaifu kabisa ambayo mpokeaji anaweza kubagua ni kazi ya ni kiasi gani kelele ya mafuta hupokea kwa ishara. Ishara kwa uwiano wa kelele ni njia rahisi zaidi ya kumaliza athari hii.

Kwa ishara ya pembejeo kwa uwiano wa kelele,

SNRin = Dhambi / Nin

Ambapo Dhambi ni kiwango cha ishara ya pembejeo na Nin ni kiwango cha kelele cha pembejeo.

Kwa ishara ya pato kwa uwiano wa kelele,

SNRout = Sout / Nouta

Ambapo Sout ni kiwango cha ishara ya pato na Nout ni kiwango cha kelele cha pato.

Kwa kuwa kTB iko kila mahali, Sout / Nout kamwe haiwezi kuwa bora kuliko Dhambi / Nin. Kwa hivyo, hali nzuri zaidi unayoweza kuwa nayo ni:

Sout / Nout = Dhambi / Nin, (SNRout = SNRin)
 
Sababu ya Kelele (F) &
Kielelezo cha Kelele (NF)
Tunahitaji kufafanua maneno haya mawili "Kelele ya Fumbo" na "Mchoro wa Kelele" kabla ya kwenda mbele zaidi.

Jambo la kelele (F) = Dhambi / NinSout / Nout = SNRinSNRout
Jambo la kelele ni kipimo cha jinsi ishara ya uwiano wa kelele inavyoharibiwa na kifaa.

Unahitaji kukumbuka ufafanuzi huu kwa moyo kabla ya kufanya kazi na Mchoro wa Kelele.

Mzunguko mzuri wa elektroniki (ambao haipo) ungekuwa na sababu ya kelele ya 1.

Katika ulimwengu wa kweli, daima ni kubwa kuliko 1.

Na tu,

= logi (SNRin) log (SNRout)

Kielelezo cha Kelele daima ni kubwa kuliko 0 dB.

Ningependa kuelezea maneno haya 2 muhimu kwa kutumia mifano 3 hapa chini na natumai utachukua muda kufuata kila hatua moja.

Mfano # 1
Ikiwa mzunguko wa elektroniki ni wazi, basi faida ni 0, kiwango cha kelele cha ndani Nckt pia ni 0.

Majibu.

Kwa kuwa Dhambi = Sout na Nin = Nouta

Sababu ya Kelele (F) = 1 na

Kielelezo cha Kelele (NF) = 10log (1) = 0

Aina hii ya mzunguko karibu haipo.

Mfano # 2
Ikiwa mzunguko wa kielektroniki ni mpokeaji wa mtandao wa 6 dB resistor π (-6 DB), ni nini Fungu la Noise?

Majibu.

Wote Sin na Nin wana 6 dB ya hasara, kwa hivyo

Sout = (1/4) Dhambi na inasemekana,

Nasa = (1/4) Nin

Lakini kelele ndogo ya mafuta mahali popote ni kTB.

Hivyo,
NASA = kTB
Kwa hiyo,
Jambo la kelele (F) = Dhambi / NinSout / Nout
= Dhambi / kTB (1/4) Dhambi / kTB = 4
Na,
Kielelezo cha Kelele (NF) = 10log (4) = 6dB
Nambari ya kelele ni sawa na attenuation 6dB, kama inavyotarajiwa.

Mfano # 3

Amplifier ina faida ya 12 dB na takwimu ya kelele ni 3 dB,

(a) ni kiwango gani cha kelele kwa Hz (katika dBm) kwenye bandari ya pato, na

(b) ni kelele gani ya ziada kwa Hz (katika dBm) inayoundwa kwenye amplifier hii?




Majibu.

(A).
tangu,
Hivyo,

Sout = 16 × Dhambi

Dhambi / Nin16Sin / Nout = 1.995

Kwa hiyo, kiwango cha kelele (katika dBm) kwenye bandari ya pato ni:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= −159.0dBm

(B).

Na

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

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

Baada ya hatua chache za operesheni

x = 15

Kwa hivyo kelele ya ziada (katika dBm) iliyoundwa katika amplifier hii ni:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10−17mW = −162.2dBm

 

Sawa, wakati wa kufunika kifungu hiki. Je! Unapenda kujua ikiwa unaelewa kweli Mchoro wa Noise ni nini na jinsi ya kuitumia? Tafuta kutoka kwa maswali haya mawili:

Q1: LNA ina faida ya 20 dB. Ikiwa kiwango cha kelele kilichopimwa kwenye bandari ya pato ni -152 dBm / Hz, basi NF ya amplifier hii ni nini?

Majibu. 2 dB

Q2: NF ya kipaza sauti ni 1.0 dB na upelekaji wa masafa ya operesheni ni 200 kHz, ikiwa kiwango cha kelele cha pato la kipimo ni -132 dBm, faida ya kipaza sauti hiki ni nini?

Majibu. 18 dB

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe