शोर चित्रा (एनएफ) मूल बातें: यह क्या है और यह कैसे प्राप्त करने में आपकी मदद करने के लिए एक रिसीवर डिजाइन - एकल चरण।

शोर चित्रा (एनएफ): एक मिथक के साथ-साथ एक महत्वपूर्ण आरएफ पैरामीटर।

यह एक नियम है कि बहुत सारे आरएफ लोगों को वास्तव में समझने और लागू करने में कठिनाई होती है।

एक बार आपके द्वारा काम करने के बाद आपको भ्रमित करने के लिए जटिल सूत्र शामिल होते हैं।

और आपको रिसीवर डिजाइन करने के लिए उन्हें ठीक से लागू करने में कठिनाई हो सकती है।

बेहद कमजोर संकेतों के साथ उपयोग के लिए सर्किट डिजाइन करते समय, शोर एक महत्वपूर्ण विचार है।

शोर चित्र (एनएफ) एक माप है कि कोई उपकरण सिग्नल को शोर अनुपात (एसएनआर) को कितना कम करता है, जिसमें कम मान बेहतर प्रदर्शन का संकेत देते हैं।

सिग्नल पथ में प्रत्येक डिवाइस का शोर योगदान इतना कम होना चाहिए कि यह सिग्नल को शोर अनुपात से बहुत कम नहीं करेगा।

मैं आपको उन आसान और सामान्य RF अवधारणाओं को दिखाऊँगा और आप अंततः बहुत कम समय में बहुत कम समय में RF प्रोजेक्ट और बिक्री योग्य उत्पादों को डिज़ाइन और पूरा कर पाएंगे।

मैं उन लोगों के लिए भी कुछ संसाधन प्रदान करूँगा जो अधिक उन्नत विवरण सीखना चाहते हैं।

"केटीबी" क्या है?
शोर कारक और शोर चित्रा पर चर्चा करने से पहले, हमें रिसीवर के शोर के बारे में बेहतर जानना होगा।

पहली बात हमें यह जानना चाहिए कि अंतरिक्ष में हर जगह एक थर्मल शोर है और यह न्यूनतम शोर शक्ति है जिसका हमें सामना करने और संभालने की आवश्यकता है।

किसी भी तरह से हम इससे छुटकारा नहीं पा सकते।

यदि यह मूल शोर मौजूद नहीं होता, तो प्राप्तकर्ता का डिज़ाइन बहुत आसान होता।

अन्य सभी प्रकार के शोर वांछनीय नहीं हैं और हमें उन्हें कम से कम करने की पूरी कोशिश करनी चाहिए।

आमतौर पर हम वाट में शोर व्यक्त करते हैं क्योंकि यह एक प्रकार की शक्ति है।

इस थर्मल शोर शक्ति का आयाम है:

थर्मल शोर = k (जूल / ×K) × T ()K) × B (Hz)

जहां कश्मीर बोल्ट्समैन के जौल्स / TK में स्थिर है, T ° केल्विन (° K) में तापमान है, और B Hz में बैंडविड्थ है।

अगर,
k = 1.38 × 10-23
T = 290 ° K (17 ° C या 62.6 ° F के बराबर)
और,
बी = 1Hz
फिर,
Thermal Noise =1.38×10−23×290×1
= 4.002 × 10-21W / हर्ट्ज
= 4.002 × 10-18mW / हर्ट्ज

यदि हम इसे dBm में परिवर्तित करते हैं, तो,
4.002×10−18mW/Hz=10log(4.002×10−18)
= 6.0-180 = -174dBm / हर्ट्ज
यह एक 1 हर्ट्ज बैंडविड्थ @ 17 डिग्री सेल्सियस में थर्मल शोर शक्ति की मात्रा है और आपको शोर चित्रा के साथ काम करने से पहले इस संख्या को दिल से याद रखना चाहिए।

थर्मल शोर और तापमान:

नीचे दी गई सारणी प्रति तापमान थर्मल शोर को दर्शाती है:

जैसा कि आप इस तालिका में देख सकते हैं, इन 2 चरम तापमान -40 डिग्री सेल्सियस और 75 डिग्री सेल्सियस के बीच थर्मल शोर अंतर केवल है

-173.2-174.9 = 1.7dBm

इसलिए, सुविधा के लिए, हम आमतौर पर संदर्भ के रूप में मध्य संख्या 17 ° C (290 ° K) & -174 dBm लेते हैं।

थर्मल शोर और ऑपरेशन आवृत्ति बैंडविड्थ:

बैंडविड्थ के 1 मेगाहर्ट्ज के लिए,

थर्मल शोर = 174dBm + 10log (1 × 106)

= -114dBm

इस शब्द के बारे में आप कितना जानते हैं, इसका परीक्षण करने के लिए हम 2 सवालों के साथ "थर्मल शोर" को लपेटेंगे। इस महत्वपूर्ण पैरामीटर "शोर चित्रा" को देखने के लिए जारी रखने से पहले आपको अच्छी तरह से पता होना चाहिए कि हम नीचे चर्चा करेंगे:

Q1:  -25 डिग्री सेल्सियस पर कितने डीबीएम प्रति हर्ट्ज थर्मल शोर है?

उत्तर:     -174.7 डीबीएम

Q2: 250 डिग्री सेल्सियस पर 65 kHz की बैंडविड्थ के साथ कुल थर्मल शोर कितना है?

उत्तर:     -119.3 डीबीएम


शोर अनुपात (SNR) के लिए संकेत
 


रिसीवर संवेदनशीलता एक रिसीवर की क्षमता को मापने और कमजोर संकेत से जानकारी प्राप्त करने की क्षमता है। हम संवेदनशीलता को सबसे कम सिग्नल पावर स्तर के रूप में मापते हैं जिससे हम उपयोगी जानकारी प्राप्त कर सकते हैं।

सबसे कमजोर सिग्नल एक रिसीवर भेदभाव कर सकता है यह एक फ़ंक्शन है कि रिसीवर सिग्नल में कितना थर्मल शोर जोड़ता है। शोर अनुपात का संकेत इस आशय की मात्रा निर्धारित करने का सबसे सुविधाजनक तरीका है।

शोर अनुपात के लिए इनपुट सिग्नल के लिए,

SNRin = पाप / निन

जहाँ पाप इनपुट सिग्नल स्तर है और निन इनपुट शोर स्तर है।

शोर अनुपात के लिए आउटपुट सिग्नल के लिए,

SNRout = Sout / Nout

जहां Sout आउटपुट सिग्नल स्तर है और Nout आउटपुट शोर स्तर है।

चूँकि kTB हर जगह है, Sout / Nout पाप / निन से बेहतर कभी नहीं हो सकता। इसलिए, आपके पास सबसे अच्छी स्थिति हो सकती है:

Sout / Nout = Sin / Nin, (SNRout = SNRin)
 
शोर कारक (एफ) और
शोर चित्रा (NF)
हमें आगे जाने से पहले इन दो शब्दों "शोर कारक" और "शोर चित्रा" को परिभाषित करने की आवश्यकता है।

शोर कारक (एफ) = पाप / NinSout / Nout = SNRinSNRout
शोर कारक इस बात का एक उपाय है कि किसी उपकरण द्वारा शोर अनुपात का संकेत कैसे कम किया जाता है।

शोर के साथ काम करने में सक्षम होने से पहले आपको इस परिभाषा को दिल से याद रखना चाहिए।

एक परिपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी (जो मौजूद नहीं है) में 1 का शोर कारक होगा।

वास्तविक दुनिया में, यह हमेशा 1 से अधिक होता है।

और बस,

= लॉग (SNRin) -log (SNRout)

शोर चित्रा हमेशा 0 डीबी से अधिक होता है।

मैं नीचे दिए गए 2 उदाहरणों का उपयोग करके इन 3 महत्वपूर्ण शब्दों की व्याख्या करना चाहता हूं और मुझे आशा है कि आपको हर एक कदम के बाद आने में समय लगेगा।

उदाहरण #1
यदि इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी पारदर्शी है, तो लाभ 0 है, आंतरिक शोर स्तर Nckt भी 0 है।

उत्तर:

चूँकि पाप = सूत और निन = नट

शोर कारक (एफ) = 1 और

शोर चित्रा (एनएफ) = 10log (1) = 0

इस प्रकार का सर्किट लगभग मौजूद नहीं है।

उदाहरण #2
यदि इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी एक 6 डीबी अवरोधक en नेटवर्क एटेन्यूएटर (-6 डीबी) है, तो शोर कारक क्या है?

उत्तर:

सिन और निन दोनों के 6 डीबी नुकसान हैं, इसलिए

Sout = (1/4) पाप और माना जाता है,

Nout = (1/4) निन

लेकिन कहीं भी न्यूनतम थर्मल शोर kTB है।

तो,
Nout = KTB
इसलिए,
शोर कारक (एफ) = पाप / निनआउट / नाउट
= पाप / KTB (1/4) पाप / KTB = 4
और,
शोर चित्रा (NF) = 10log (4) = 6dB
उम्मीद के मुताबिक शोर का आंकड़ा क्षीणन 6dB जैसा ही है।

उदाहरण #3

एक एम्पलीफायर में 12 डीबी का लाभ होता है और शोर का आंकड़ा 3 डीबी होता है,

(ए) आउटपुट पोर्ट पर प्रति हर्ट्ज (डीबीएम में) शोर स्तर क्या है, और

(बी) इस एम्पलीफायर में प्रति हर्ट्ज (डीबीएम में) अतिरिक्त शोर क्या है?




उत्तर:

(ए)।
जबसे,
तो,

Sout = 16 × पाप

पाप / Nin16Sin / Nout = 1.995

इसलिए, आउटपुट पोर्ट पर शोर स्तर (dBm में) है:

=10log31.9+10logkTB=15.0−174

= -159.0dBm

(ख)।

तथा

Nout = 16 × निन + (x + 1) KTB = (17 + x) KTB

एफ = पाप / kTB16Sin / (17 + x) KTB = 2

ऑपरेशन के कुछ चरणों के बाद

एक्स = 15

तो इस एम्पलीफायर में बनाया गया अतिरिक्त शोर (dBm में) है:

15kTB=15×4.0×10−18mW

= 6.0 × 10-17mW = -162.2dBm

 

ठीक है, इस लेख को लपेटने का समय। क्या आप यह जानना पसंद करते हैं कि क्या आप वास्तव में समझते हैं कि शोर चित्रा क्या है और इसका उपयोग कैसे करना है? इन 2 सवालों से जानें:

Q1: एक LNA का लाभ 20 dB है। यदि आउटपुट पोर्ट पर मापा शोर स्तर -152 dBm / Hz है, तो इस एम्पलीफायर का NF क्या है?

उत्तर:। 2 डीबी

Q2: एम्पलीफायर का NF 1.0 dB है और ऑपरेशन आवृत्ति बैंडविड्थ 200 kHz है, यदि मापा आउटपुट पोर्ट शोर स्तर -132 dBm है, तो इस एम्पलीफायर का लाभ क्या है?

उत्तर:। 18 डी.बी.

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