Zarataren irudia (NF) Oinarriak: Zer da eta nola erabil daiteke hargailua diseinatzen laguntzeko - Etapa bakarra.

Zarata irudia (NF): mito bat eta baita RF parametro garrantzitsu bat ere.

RF jende askok benetan ulertzeko eta aplikatzeko zailtasunak dituen terminoetako bat da.

Formula korapilatsuak daude, haien bidez lan egiten duzunean oso nahastu zaitezke.

Baliteke zailtasunak edukitzea hartzaile bat diseinatzeko.

Oso seinale ahulak dituzten zirkuituak diseinatzerakoan, zarata garrantzitsua da.

Zarata irudia (NF) seinale batek Noise to Noise Ratio (SNR) zenbat degradatzen duen neurria da, balio baxuagoak errendimendu hobea adierazten dute.

Seinale-bideko gailu bakoitzaren zarata-ekarpena nahikoa txikia izan behar da seinaleak zarataren proportzioa nabarmen degradatuko ez duelako.

RF kontzeptu erraz eta arrunt horiek erakutsiko dizkizut eta azkenean oso gutxitan izango dituzu RF proiektuak eta produktu salgarriak diseinatu eta osatzeko, akats handirik egin gabe.

Xehetasun aurreratuagoak ikasi nahi dituztenentzako baliabide batzuk ere emango ditut.

Zer da "kTB"?
Zarataren faktorea eta Zarataren irudia eztabaidatu aurretik, hargailuen zaratari buruz hobeto jakin behar dugu.

Jakin behar dugun lehenengo gauza da espazioan zarata termikoa dagoela eta hau da aurrez aurre egin eta kudeatu behar dugun zarata potentzia minimoa.

Ez dago inolako modurik.

Hartzaileen diseinua askoz ere errazagoa izango zen oinarrizko zarata hori existituko ez balitz.

Beste zarata mota guztiak ez dira desiragarriak eta guk ahalik eta ondoen egin beharko genuke.

Normalean zarata adierazten dugu wattetan, indar mota bat baita.

Zarata termikoen potentzia honen anplitudea hauxe da:

Zarata termikoa = k (Joules / ˚K) × T (˚K) × B (Hz)

K boltzmann-en konstantea denean Joules / ˚K, T tenperatura ° Kelvin-en (° K) da eta B banda-banda zabalera Hz-en.

bada,
k = 1.38 × 10-23
T = 290 ° K (baliokidea 17 ° C edo 62.6 ° F)
eta,
B = 1Hz
Ondoren,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10-21W / Hz
= 4.002 × 10-18mW / Hz

DBm bihurtzen badugu, orduan,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0-180 = -174dBm / Hz
Hau da 1 Hz banda zabalera @ 17 ° C-ko zarata termikoaren potentzia zenbatekoa eta bihotzez gogoratu beharko zenuke Zarata Irudian lan egin aurretik.

Zarata termikoa eta tenperatura:

Beheko taulan hertz bakoitzeko zarata termikoa kontutan izan ohi da:

Taula honetan ikus dezakezuen moduan, muturreko 2 tenperatura horien arteko zarata termikoa -40 ºC eta 75 ºC artean dago

-173.2-174.9 = 1.7dBm

Hori dela eta, erosotasunagatik, 17 ° C (290 ° K) eta -174 dBm erdiko zenbakia hartu ohi dugu erreferentzia gisa.

Zarata termikoa eta funtzionamenduaren maiztasun-banda zabalera:

Banda zabalera 1 MHz-rako,

Zarata termikoa = −174dBm + 10log (1 × 106)

= -114dBm

"Zarata termikoa" 2 galderarekin bilduko dugu termino horri buruz zenbat dakizun probatzeko. Jarraian eztabaidatuko dugun "Zarataren irudia" parametro garrantzitsu hau ikusten jarraitu behar duzu:

Q1:  Zenbat dBm hertz bakoitzeko zarata termikoa da -25 ºC-tan?

Ans.     -174.7 dBm

Q2: Zenbat dBm da 250 kHz-ko zabalera duen 65 ºC-ko banda zabalera duen zarata termikoa?

Ans.     -119.3 dBm


Zarata Ratio seinalea (SNR)
 


Hartzaileen sentikortasuna hartzaile batek seinale ahul batetik demodulatzeko eta informazioa lortzeko duen gaitasunaren neurria da. Sentsibilitatea informazio baliagarria lor dezakegun seinaleen potentzia maila baxuena bezala kuantifikatzen dugu.

Hartzaile batek diskriminatu dezakeen seinale ahulena hartzaileak seinaleari zenbat zarata termiko gehitzen dion funtzioa da. Zarata erlazioaren seinalea efektua zenbatzeko modu egokiena da.

Sarrerako seinalearen zarata erlaziorako

SNRin = Sin / Nin

Sin sarrera sarrerako seinalearen maila eta Nin sarrerako zarata maila da.

Irteera seinalearen zarata erlaziorako

SNRout = Sout / Nout

Sout non irteera seinalearen maila eta Nout irteerako zarata maila.

KTB nonahi dagoenez, Sout / Nout ezin da Sin / Nin baino hobea izan. Beraz, izan dezakezun egoerarik onena hau da:

Sout / Nout = Sin / Nin, (SNRout = SNRin)
 
Zarata faktorea (F) &
Zarataren irudia (NF)
Bi zarata hauek "Zarata Faktorea" eta "Zarataren figura" definitu behar ditugu, urrunago joan aurretik.

Zarata faktorea (F) = Sin / NinSout / Nout = SNRinSNRout
Zarata faktorea gailu batek duen seinalearen zarata erlazioa nola degradatzen den neurtzeko neurria da.

Definizio hau bihotzez gogoratu behar duzu Zarata irudiekin lan egin ahal izateko.

Zirkuitu elektroniko perfektu batek (existitzen ez dena) 1 zarata faktorea izango luke.

Mundu errealean, 1 baino handiagoa da beti.

Eta besterik gabe,

= Log (SNRin) -log (SNRout)

Zarataren irudia 0 dB baino handiagoa da beti.

2 termino garrantzitsu hauek azaltzea gustatuko litzaidake beheko 3 adibide erabiliz eta espero dut urrats bakarrean jarraitzeko denbora hartuko duzula.

Adibidea #1
Zirkuitu elektronikoa gardena bada, irabazia 0 da, barneko zarata maila Nckt ere 0 da.

Ans.

Geroztik Sin = Sout eta Nin = Nout

Zarata faktorea (F) = 1 eta

Zarata irudia (NF) = 10log (1) = 0

Zirkuitu mota hau ia ez da existitzen.

Adibidea #2
Zirkuitu elektronikoa 6 dB erresistentzia π sareko atenuatzailea bada (-6 DB), zer da Zarata Faktorea?

Ans.

Bai Sinek bai Nin-ek 6 dB-ko galerak dituzte, beraz

Sout = (1/4) Sin eta ustez,

Nout = (1/4) Nin

Baina edozein lekutan zarata termiko minimoa kTB da.

Hori dela eta,
Nout = ktb
Hori dela eta,
Noise Factor (F) = Sin / NinSout / Nout
= Sin / ktb (1/4) Sin / ktb = 4
eta,
Zarata irudia (NF) = 10log (4) = 6dB
Zarataren zifra 6dB atenurazioaren berdina da, espero bezala.

Adibidea #3

Anplifikadoreak 12 dB-ko irabazia du eta zarataren zifra 3 dB-koa da.

(a) zein da Hz bakoitzeko zarata maila (dBm-tan) irteerako portuan, eta

(b) Zein da anplifikatzaile horretan sortutako Hz bakoitzeko zarata estra (dBm)?




Ans.

(A).
geroztik,
Hori dela eta,

Sout = 16 × Sin

Sin / Nin16Sin / Nout = 1.995

Hori dela eta, zarata maila (dBm-n) irteerako portuan hau da:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= -159.0dBm

(B).

eta

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

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

Funtzionamendu pauso gutxiren ondoren

x = 15

Anplifikadore honetan sortutako zarata gehigarria (dBm-tan) hau da:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10-17mW = -162.2dBm

 

Ongi da artikulu hau biltzeko garaia. Gustatzen al zaizu zer den ulertzen baduzu Zinema Figura eta nola erabili? Aurki itzazu 2 galdera hauetatik:

1.G .: LNA batek 20 dB-ko irabazia du. Irteerako portuan neurtutako zarata maila -152 dBm / Hz bada, orduan, zein da anplifikadore honen NF?

Erantzuna. 2 dB

2.G .: anplifikadore baten NF 1.0 dB da eta eragiketaren maiztasun banda zabalera 200 kHz-koa da, neurtutako irteerako ataka zarata maila -132 dBm bada, zein da anplifikadore honen irabazia?

Erantzuna. 18 dB

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda