Wzory i kalkulator hałasu termicznego

We are searching data for your request:

Forums and discussions:

Manuals and reference books:

Data from registers:

Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Go to search results >>>

---

Szczególnie w przypadku częstotliwości radiowych, projektowania i rozwoju RF konieczne jest wykonanie obliczeń hałasu termicznego. Zastosowania odbiorników radiowych, szum termiczny RF jest kluczową cechą ograniczającą czułość radia.

Obliczenie hałasu termicznego i znajomość wartości może pomóc w poprawie wydajności całego systemu, umożliwiając podjęcie właściwych kroków w celu optymalizacji wydajności i przyjęcia najlepszego podejścia.

Aby obliczyć poziomy hałasu termicznego, stosuje się wzory lub równania, które są stosunkowo proste. Oprócz tego istnieje kalkulator online, który zapewnia dodatkową pomoc.

Podstawowe obliczenia i równania hałasu cieplnego.

Szum termiczny jest właściwie białym szumem i rozciąga się na bardzo szerokie spektrum. Moc szumów jest proporcjonalna do szerokości pasma. Dlatego możliwe jest zdefiniowanie uogólnionego równania napięcia szumów w danym paśmie, jak poniżej:

${\displaystyle V^2=4 k T{\int }_{\mathrm{f1}}^{\mathrm{f2}}R \mathrm{re}\mathrm{fa}}$

Gdzie:
V = zintegrowane napięcie RMS między częstotliwościami f1 i f2
R = składowa rezystancyjna impedancji (lub rezystancji) Ω
T = temperatura w stopniach Kelvina
(Kelwin jest skalą zera absolutnego, a zatem kelwin = Celsjusz + 273,16)
f1 & f2 = dolna i górna granica wymaganej przepustowości

W większości przypadków składowa rezystancyjna impedancji pozostanie stała w wymaganym paśmie. W związku z tym możliwe jest uproszczenie równania szumu cieplnego do:

Gdzie:
B = szerokość pasma w Hz

Obliczenia hałasu termicznego dla temperatury pokojowej

Możliwe jest obliczenie poziomów hałasu termicznego dla temperatury pokojowej, 20 ° C lub 290 ° K. Jest to najczęściej obliczane dla szerokości pasma 1 Hz, ponieważ łatwo jest skalować z tego miejsca, ponieważ moc szumów jest proporcjonalna do szerokości pasma. Najpopularniejsza impedancja to 50 Ω.

${\displaystyle V=\sqrt{4 (1.3803 {10}^{-23}) 290 50 1}}$

${\displaystyle V=0.9 nV}$

Obliczenia mocy szumów cieplnych

Chociaż powyższe obliczenia szumu cieplnego są wyrażone w kategoriach napięcia, często bardziej przydatne jest wyrażenie szumu cieplnego w postaci poziomu mocy.

Aby to zamodelować, konieczne jest rozważenie rezystora zaszumionego jako idealnego rezystora, R jest połączony szeregowo ze źródłem napięcia szumu i podłączony do dopasowanego obciążenia.

${\displaystyle \mathrm{P.}=\frac{V^2}{4R}}$

${\displaystyle \mathrm{P.}=\frac{{\left(\sqrt{4 k T b R}\right)}^2}{4 R}}$

${\displaystyle \mathrm{P.}=k T b}$

Uwaga: widać, że moc szumów jest niezależna od rezystancji, tylko na szerokości pasma.

Liczba ta jest następnie zwykle wyrażana w dBm.

Szum termiczny w systemie 50 Ω w temperaturze pokojowej wynosi -174 dBm / Hz.

Łatwo jest więc odnieść to do innych szerokości pasma: ponieważ poziom mocy jest proporcjonalny do szerokości pasma, dwukrotny poziom przepustowości daje dwa razy więcej mocy (+ 3dB), a dziesięciokrotność przepustowości daje dziesięciokrotnie wyższy poziom mocy (+ 10 dB) .

Kalkulator hałasu termicznego

Poniższe obliczenia hałasu cieplnego zapewniają prostą metodę określania różnych wartości hałasu termicznego, które mogą być wymagane.

Szum termiczny obliczony dla wspólnych szerokości pasma

Poniższa tabela zawiera obliczenia podłogi szumów cieplnych dla różnych typowych szerokości pasma i typowych zastosowań.

Przepustowość i moc szumów termicznych
Pasmo (Δf) Hz	Moc hałasu termicznego dBm
1	-174
10	-164
100	-154
1k	-144
10k	-134
100k	-124
200k (Kanał 2G GSM)	-121
1 M. (Kanał Bluetooth)	-114
5 M. (Kanał 3G UMTS)	-107
10 M.	-104
20M (Kanał Wi-Fi)	-101

Te wartości mocy szumów cieplnych można łatwo obliczyć z kalkulatora online lub wzorów, ale tabela zawiera przydatne informacje.

Obejrzyj wideo: Wpływ elektrowni termicznych na ichtiofaunę, panel dyskusyjny (Lipiec 2022).

---