Աղմուկի ֆիգուրայի (NF) հիմունքները. Ի՞նչ է այն և ինչպես օգտագործել այն, որպեսզի օգնեք ձեզ ստացողի ձևավորման հարցում `մեկ փուլ:

Աղմուկի գործիչ (NF). առասպել, ինչպես նաև ՌԴ-ի կարևոր պարամետր:

Դա այն տերմիններից է, որը շատ ՌԴ մարդիկ դժվարանում են իսկապես հասկանալ և կիրառել:

Կան բարդ բանաձևեր, որոնք ձեզ շատ շփոթության մեջ են գցում դրանց միջոցով աշխատելուց հետո:

Եվ դուք կարող եք դժվարանալ դրանք պատշաճ կերպով կիրառել ընդունիչի նախագծման համար:

Ծայրահեղ թույլ ազդանշաններով օգտագործելու համար սխեմաների նախագծման ժամանակ աղմուկը կարևոր ուշադրություն է դարձնում:

Աղմուկի ցուցանիշը (NF) չափում է, թե որքանով է սարքը նվազեցնում ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը (SNR), ավելի ցածր արժեքներով, որոնք ցույց են տալիս ավելի լավ կատարողականություն:

Յուրաքանչյուր սարքի աղմուկի ներդրումը ազդանշանի ուղու վրա պետք է լինի այնքան ցածր, որ այն զգալիորեն չնվազեցնի ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը:

Ես ձեզ ցույց կտամ ՌԴ-ի այդ հեշտ և տարածված հայեցակարգերը, և դուք, ի վերջո, կկարողանաք նախագծել և ավարտել ՌԴ նախագծերը և վաճառքի ենթակա ապրանքները շատ կարճ ժամանակում՝ առանց շատ սխալներ թույլ տալու:

Ես նաև մի քանի ռեսուրսներ կտրամադրեմ ձեզնից նրանց համար, ովքեր ցանկանում են ավելի խորացված մանրամասներ իմանալ:

Ի՞նչ է «kTB»-ն:
Նախքան աղմուկի գործակիցը և աղմուկի ցուցանիշը քննարկելը, մենք պետք է ավելի լավ իմանանք ստացողի աղմուկի մասին:

Առաջին բանը, որ մենք պետք է իմանանք, այն է, որ տարածության մեջ ամենուր ջերմային աղմուկ կա, և սա այն նվազագույն աղմուկի հզորությունն է, որը մենք պետք է դիմագրավենք և կարգավորենք:

Ոչ մի կերպ չենք կարող ազատվել դրանից:

Ընդունիչի դիզայնը շատ ավելի հեշտ կլիներ, եթե այս հիմնական աղմուկը չլիներ:

Մնացած բոլոր տեսակի աղմուկները ցանկալի չեն, և մենք պետք է ամեն ինչ անենք դրանք նվազագույնի հասցնելու համար:

Սովորաբար մենք աղմուկն արտահայտում ենք վտներով, քանի որ դա հզորության մեկ տեսակ է:

Այս ջերմային աղմուկի հզորության ամպլիտուդը հետևյալն է.

Ջերմային աղմուկ=k(Ջուլ/˚K)×T(˚K)×B(Հց)

Այնտեղ, որտեղ k-ը Բոլցմանի հաստատունն է Joules/˚K-ում, T-ը ջերմաստիճանն է °Kelvin-ում (°K), իսկ B-ն թողունակությունն է Հց-ում:

Եթե,
k=1.38×10−23
T=290°K (համարժեք է 17°C կամ 62.6°F)
Եվ,
B=1 Հց
Այնուհետեւ,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
=4.002×10−21W/Hz
=4.002×10−18mW/Hz

Եթե ​​այն փոխարկենք dBm-ի, ապա.
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
=6.0−180=−174dBm/Hz
Սա ջերմային աղմուկի հզորության քանակն է 1 Հց թողունակության @17°C-ում, և դուք պետք է անգիր հիշեք այս թիվը՝ նախքան Noise Figure-ի հետ աշխատելը:

Ջերմային աղմուկ և ջերմաստիճան.

Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս ջերմային աղմուկը մեկ հերցի դիմաց ջերմաստիճանի նկատմամբ.

Ինչպես տեսնում եք այս աղյուսակում, այս 2 ծայրահեղ ջերմաստիճանի -40°C և 75°C ջերմային աղմուկի տարբերությունը միայն

−173.2−174.9=1.7դԲմ

Հետևաբար, հարմարության համար, որպես հղումներ սովորաբար վերցնում ենք միջին թիվը 17°C (290°K) և -174 դԲմ:

Ջերմային աղմուկի և շահագործման հաճախականության թողունակությունը.

1 ՄՀց թողունակության համար,

Ջերմային աղմուկ=−174dBm+10log (1×106)

=−114dBm

Մենք կամփոփենք «ջերմային աղմուկը» 2 հարցով՝ ստուգելու, թե որքան գիտեք այս տերմինի մասին: Դուք պետք է դա մանրակրկիտ իմանաք, նախքան շարունակեք տեսնել այս կարևոր պարամետրը «Աղմուկի ցուցանիշը», որը մենք կքննարկենք ստորև.

Q1:  Քանի՞ դԲմ է մեկ հերցում ջերմային աղմուկը -25°C-ում:

Անս.     -174.7 դբմ

Q2: Քանի՞ դԲմ է ընդհանուր ջերմային աղմուկը 250 կՀց թողունակությամբ 65°C-ում:

Անս.     -119.3 դբմ


Աղմուկի հարաբերակցության ազդանշան (SNR)
 


Ընդունիչի զգայունությունը չափում է ստացողի՝ թույլ ազդանշանից քայքայելու և տեղեկատվություն ստանալու ունակությունը: Մենք քանակականացնում ենք զգայունությունը որպես ազդանշանային հզորության ամենացածր մակարդակ, որից մենք կարող ենք օգտակար տեղեկատվություն ստանալ:

Ամենաթույլ ազդանշանը, որը ստացողը կարող է տարբերակել, կախված է նրանից, թե որքան ջերմային աղմուկ է ստացողը ավելացնում ազդանշանին: Ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը այս ազդեցությունը քանակականացնելու ամենահարմար միջոցն է:

Մուտքային ազդանշանի և աղմուկի հարաբերակցության համար,

SNRin=Մեղք/Nin

Որտեղ Sin-ը մուտքային ազդանշանի մակարդակն է, իսկ Nin-ը մուտքային աղմուկի մակարդակն է:

Ելքային ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության համար,

SNRout=Sout/Nout

Որտեղ Sout-ը ելքային ազդանշանի մակարդակն է, իսկ Nout-ը ելքային աղմուկի մակարդակն է:

Քանի որ kTB-ն ամենուր է, Sout/Nout-ը երբեք չի կարող ավելի լավը լինել, քան Sin/Nin-ը: Հետևաբար, լավագույն իրավիճակը, որը դուք կարող եք ունենալ, հետևյալն է.

Sout/Nout=Sin/Nin, (SNRout=SNRin)
 
Աղմուկի գործակից (F) և
Աղմուկի ցուցանիշ (NF)
Մենք պետք է սահմանենք այս երկու տերմինները «Աղմուկի գործակից» և «Աղմուկի ցուցանիշ» նախքան հետագա գնալը:

Աղմուկի գործակից (F)=Sin/NinSout/Nout=SNRinSNRout
Աղմուկի գործակիցը չափիչ է, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես է ազդանշանի և աղմուկի հարաբերակցությունը դեգրադացվում սարքի կողմից:

Դուք պետք է անգիր հիշեք այս սահմանումը, նախքան Noise Figure-ի հետ աշխատելը:

Կատարյալ էլեկտրոնային սխեման (որը գոյություն չունի) կունենա աղմուկի գործակից 1:

Իրական աշխարհում այն ​​միշտ 1-ից մեծ է:

Եվ պարզապես,

=log(SNRin)−log(SNRout)

Աղմուկի ցուցանիշը միշտ 0 դԲ-ից մեծ է:

Ես կցանկանայի բացատրել այս 2 կարևոր տերմինները՝ օգտագործելով ստորև բերված 3 օրինակները, և հուսով եմ, որ դուք ժամանակ կհատկացնեք յուրաքանչյուր քայլին հետևելու համար:

Օրինակ # 1
Եթե ​​էլեկտրոնային սխեման թափանցիկ է, ապա շահույթը 0 է, ներքին աղմուկի մակարդակը Nckt նույնպես 0 է:

Անս.

Քանի որ Sin=Sout և Nin=Nout

Աղմուկի գործակից (F) = 1 և

Աղմուկի պատկեր (NF)=10log(1)=0

Այս տեսակի միացում գրեթե գոյություն չունի:

Օրինակ # 2
Եթե ​​էլեկտրոնային սխեման 6 դԲ ռեզիստորի π ցանցի թուլացնող է (-6 DB), ո՞րն է աղմուկի գործակիցը:

Անս.

Ե՛վ Սինը, և՛ Նինն ունեն 6 դԲ կորուստ, ուստի

Sout=(1/4)Մեղք և ենթադրաբար,

Nout=(1/4)Nin

Բայց ամենուր նվազագույն ջերմային աղմուկը kTB է:

Այնպես որ,
Nout=kTB
Այնպես որ,
Աղմուկի գործակից (F) = Sin/NinSout/Nout
=Sin/kTB(1/4)Sin/kTB=4
Եվ,
Աղմուկի ցուցանիշ (NF)=10log(4)=6dB
Աղմուկի ցուցանիշը ճիշտ նույնն է, ինչ 6 դԲ թուլացումը, ինչպես և սպասվում էր:

Օրինակ # 3

Ուժեղացուցիչն ունի 12 դԲ հզորություն, իսկ աղմուկի ցուցանիշը 3 դԲ է,

ա) որքա՞ն է աղմուկի մակարդակը մեկ Հց-ով (dBm-ով) ելքային միացքում, և

բ) որքա՞ն է լրացուցիչ աղմուկը մեկ Հց-ով (dBm-ով) ստեղծված այս ուժեղացուցիչում:




Անս.

(A):
Քանի որ,
Այնպես որ,

Sout=16×Մեղք

Sin/Nin16Sin/Nout=1.995

Այնպես որ, Աղմուկի մակարդակը (dBm-ով) ելքային պորտում հետևյալն է.

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

=−159.0dBm

(բ):

Իսկ

Nout=16×Nin+(x+1)kTB=(17+x)kTB

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

Գործողության մի քանի քայլից հետո

x = 15

Այսպիսով, այս ուժեղացուցիչում ստեղծված լրացուցիչ աղմուկը (dBm-ով) հետևյալն է.

15kTB=15×4.0×10−18mW

=6.0×10−17mW=−162.2dBm

 

Լավ, ժամանակն է ամփոփելու այս հոդվածը: Ձեզ դուր է գալիս իմանալ, թե իսկապես հասկանում եք, թե ինչ է Noise Figure-ը և ինչպես օգտագործել այն: Պարզեք այս 2 հարցերից.

Q1. LNA-ն ունի 20 դԲ հզորություն: Եթե ​​ելքային պորտում չափված աղմուկի մակարդակը -152 դԲմ/Հց է, ապա ո՞րն է այս ուժեղացուցիչի NF-ը:

Պատասխան. 2 դԲ

Q2. Ուժեղացուցիչի NF-ը 1.0 դԲ է, իսկ աշխատանքի հաճախականության թողունակությունը՝ 200 կՀց, եթե ելքային պորտի չափված աղմուկի մակարդակը -132 դԲմ է, ապա ո՞րն է այս ուժեղացուցիչի շահույթը:

Պատասխան. 18 դԲ

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ