Ffigur Sŵn (NF) Hanfodion: Beth Yw A Sut i'w Ddefnyddio i'ch Helpu i Ddylunio Derbynnydd - Cam Sengl.

Ffigur Sŵn (NF): myth yn ogystal â pharamedr RF pwysig.

Mae'n un o'r termau bod llawer o bobl RF yn ei chael hi'n anodd deall a chymhwyso mewn gwirionedd.

Mae fformiwlâu cymhleth yn gysylltiedig â'ch gwneud chi'n ddryslyd iawn ar ôl i chi weithio drwyddynt.

Ac efallai y cewch anhawster i'w cymhwyso'n iawn i ddylunio derbynnydd.

Wrth ddylunio cylchedau i'w defnyddio gyda signalau gwan iawn, mae sŵn yn ystyriaeth bwysig.

Mae Ffigur Sŵn (NF) yn fesur o faint mae dyfais yn diraddio'r Gymhareb Arwydd i Sŵn (SNR), gyda gwerthoedd is yn nodi perfformiad gwell.

Rhaid i gyfraniad sŵn pob dyfais yn y llwybr signal fod yn ddigon isel fel na fydd yn diraddio'r Gymhareb Arwydd i Sŵn yn sylweddol.

Byddaf yn dangos y cysyniadau RF hawdd a chyffredin hynny i chi ac yn y pen draw byddwch yn gallu dylunio a chwblhau prosiectau RF a chynhyrchion y gellir eu gwerthu mewn cyfnod byr iawn heb wneud llawer o gamgymeriadau.

Byddaf hefyd yn darparu ychydig o adnoddau i'r rhai ohonoch a hoffai ddysgu manylion mwy datblygedig.

Beth yw “kTB”?
Cyn trafod Ffactor Sŵn a Ffigur Sŵn, mae angen i ni wybod yn well am sŵn derbynnydd.

Y peth cyntaf y mae'n rhaid i ni ei wybod yw bod sŵn thermol ym mhobman yn y gofod a dyma'r pŵer sŵn lleiaf posibl y mae angen i ni ei wynebu a'i drin.

Dim ffordd y gallwn ni gael gwared arno.

Byddai dyluniad y derbynnydd wedi bod yn llawer haws pe na bai'r sŵn sylfaenol hwn yn bodoli.

Nid yw pob math arall o sŵn yn ddymunol a dylem wneud ein gorau i'w lleihau.

Fel arfer, rydyn ni'n mynegi sŵn mewn watiau gan ei fod yn un math o bŵer.

Osgled y pŵer sŵn thermol hwn yw:

Sŵn Thermol = k (Joules / ˚K) × T (˚K) × B (Hz)

Lle mae k yn gysonyn Boltzmann yn Joules / ˚K, T yw tymheredd yn ° Kelvin (° K), a B yw'r lled band yn Hz.

Os,
k = 1.38 × 10−23
T = 290 ° K (cyfwerth â 17 ° C neu 62.6 ° F)
Ac,
B = 1Hz
Yna,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10−21W / Hz
= 4.002 × 10−18mW / Hz

Os ydym yn ei drosi i dBm, yna,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0−180 = −174dBm / Hz
Dyma faint o bŵer sŵn thermol mewn lled band 1 Hz @ 17 ° C a dylech gofio'r rhif hwn ar eich cof cyn gweithio gyda Ffigur Sŵn.

Sŵn a Thymheredd Thermol:

Mae'r tabl isod yn dangos y sŵn thermol fesul hertz yn erbyn tymheredd:

Fel y gwelwch yn y tabl hwn, dim ond y gwahaniaeth sŵn thermol rhwng y 2 dymheredd eithafol -40 ° C a 75 ° C.

−173.2−174.9 = 1.7dBm

Felly, er hwylustod, rydym fel arfer yn cymryd y rhif canol 17 ° C (290 ° K) & -174 dBm fel cyfeiriadau.

Sŵn Thermol a Lled Band Amledd Ymgyrch:

Am 1 MHz o led band,

Sŵn Thermol = −174dBm + 10log (1 × 106)

= −114dBm

Byddwn yn lapio “sŵn thermol” gyda 2 gwestiwn i brofi faint rydych chi'n ei wybod am y tymor hwn. Rhaid i chi ei wybod yn drylwyr cyn parhau i weld y paramedr pwysig hwn “Ffigur Sŵn” y byddwn yn ei drafod isod:

Q1:  Sawl dBm yr hertz yw'r sŵn thermol ar -25 ° C?

Ateb.     -174.7dBm

Q2: Sawl dBm yw cyfanswm y sŵn thermol gyda lled band o 250 kHz ar 65 ° C?

Ateb.     -119.3dBm


Arwydd i'r Gymhareb Sŵn (SNR)
 


Mae sensitifrwydd derbynnydd yn fesur o allu derbynnydd i ddadgodio a chael gwybodaeth o signal gwan. Rydym yn meintioli sensitifrwydd fel y lefel pŵer signal isaf y gallwn gael gwybodaeth ddefnyddiol ohoni.

Mae'r signal gwannaf y gall derbynnydd wahaniaethu yn swyddogaeth o faint o sŵn thermol y mae'r derbynnydd yn ei ychwanegu at y signal. Y gymhareb signal i sŵn yw'r ffordd fwyaf cyfleus o feintioli'r effaith hon.

Ar gyfer cymhareb signal mewnbwn i sŵn,

SNRin = Sin / Nin

Lle Sin yw'r lefel signal mewnbwn a Nin yw'r lefel sŵn mewnbwn.

Ar gyfer cymhareb signal allbwn i sŵn,

SNRout = De / Nout

Lle Sout yw'r lefel signal allbwn a Nout yw'r lefel sŵn allbwn.

Gan fod kTB ym mhobman, ni all Sout / Nout fyth fod yn well na Sin / Nin. Felly, y sefyllfa orau y gallwch ei chael yw:

Sout / Nout = Sin / Nin, (SNRout = SNRin)
 
Ffactor Sŵn (F) a
Ffigur Sŵn (NF)
Mae angen i ni ddiffinio'r ddau derm hyn “Ffactor Sŵn” a “Ffigur Sŵn” cyn mynd ymhellach.

Ffactor Sŵn (F) = Sin / NinSout / Nout = SNRinSNRout
Mae ffactor sŵn yn fesur o sut mae'r gymhareb signal i sŵn yn cael ei diraddio gan ddyfais.

Mae angen i chi gofio'r diffiniad hwn ar eich cof cyn y gallwch weithio gyda Ffigur Sŵn.

Byddai gan gylchedwaith electronig perffaith (nad yw'n bodoli) ffactor sŵn o 1.

Yn y byd go iawn, mae bob amser yn fwy nag 1.

Ac yn syml,

= log (SNRin) −log (SNRout)

Mae Ffigur Sŵn bob amser yn fwy na 0 dB.

Hoffwn egluro'r 2 derm pwysig hyn gan ddefnyddio 3 enghraifft isod a gobeithio y byddwch yn cymryd amser i ddilyn pob cam unigol.

Enghraifft # 1
Os yw'r cylchedwaith electronig yn dryloyw, yna ennill yw 0, mae lefel sŵn mewnol Nckt hefyd yn 0.

Ateb.

Ers Sin = Sout a Nin = Nout

Ffactor Sŵn (F) = 1 a

Ffigur Sŵn (NF) = 10log (1) = 0

Nid yw'r math hwn o gylched bron yn bodoli.

Enghraifft # 2
Os yw'r cylchedwaith electronig yn attenuator rhwydwaith gwrthydd 6 dB (-6 DB), beth yw'r Ffactor Sŵn?

Ateb.

Mae gan Sin a Nin 6 dB o golledion, felly

De = (1/4) Pechod a honnir,

Nout = (1/4) Nin

Ond y sŵn thermol lleiaf posibl yn unrhyw le yw kTB.

Felly,
Nout = kTB
Felly,
Ffactor Sŵn (F) = Sin / NinSout / Nout
= Sin / kTB (1/4) Sin / kTB = 4
Ac,
Ffigur Sŵn (NF) = 10log (4) = 6dB
Mae'r ffigur sŵn yn union yr un fath â'r gwanhad 6dB, yn ôl y disgwyl.

Enghraifft # 3

Mae gan fwyhadur enillion o 12 dB a'r ffigur sŵn yw 3 dB,

(a) beth yw'r lefel sŵn fesul Hz (mewn dBm) yn y porthladd allbwn, a

(b) beth yw'r sŵn ychwanegol fesul Hz (mewn dBm) a grëir yn y mwyhadur hwn?




Ateb.

(a).
Ers,
Felly,

De = 16 × Pechod

Sin / Nin16Sin / Nout = 1.995

Felly, y lefel sŵn (mewn dBm) yn y porthladd allbwn yw:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= −159.0dBm

(b).

Ac

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

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

Ar ôl ychydig o gamau gweithredu

x = 15

Felly'r sŵn ychwanegol (mewn dBm) a grëir yn y mwyhadur hwn yw:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10−17mW = −162.2dBm

 

Iawn, amser i lapio'r erthygl hon. Ydych chi'n hoffi gwybod a ydych chi wir yn deall beth yw Ffigur Sŵn a sut i'w ddefnyddio? Darganfyddwch o'r 2 gwestiwn hyn:

C1: Mae gan LNA enillion o 20 dB. Os yw'r lefel sŵn wedi'i fesur yn y porthladd allbwn yn -152 dBm / Hz, yna beth yw NF y mwyhadur hwn?

Ans. 2 dB

C2: NF mwyhadur yw 1.0 dB a lled band amledd gweithredu yw 200 kHz, os yw lefel sŵn porthladd allbwn wedi'i fesur yn -132 dBm, beth yw enillion y mwyhadur hwn?

Ans. 18 dB

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon