Noise Figure   잡음 지수

(2020-02-24)

Noise Factor

1. 잡음 지수

  ㅇ 여러 증폭단을 거치며 신호 품질이 열화되는 정도(SNR 열화)를 比로써 나타냄
     - 증폭기 자체 영향으로 원 신호잡음이 얼마나 부가적/누적적인가를 나타냄
        . 증폭기 등의 성능 특성 지수로 많이 쓰임

  ㅇ 수량적 의미 : SNR 열화에 대한 입출력 비
     - 즉, 입력 S/N 비와 출력 S/N 비를 연결 함
        . 장비 출력의 S/N 비 만으로는, 잡음 평가에 불충분하여,
        . 입력 (S/N)i과 출력 (S/N)oS/N 비를 연결짓는 개념 

  ㅇ 감도와의 관계
     - 잡음지수가 낮을수록 장비의 감도가 좋다고 함


2. 잡음지수 표현잡음지수 표기
     - 통상, F 또는 NF 라고 표기함

  ㅇ SNR 비로써의 잡음 지수 (Noise Figure)  
       
[# F = \frac{S_i/N_i}{S_o/N_o} = \frac{\dfrac{S_i}{N_i}}{\dfrac{GS_i}{G(N_i+N_{ai})}} = 1 + \frac{N_{ai}}{N_i} = 1 + \frac{kT_sB}{kT_oB} #]
- {#S_i#} : 입력 신호전력 - {#N_i#} : 입력 잡음전력 ({#kT_oB#}) - {#S_o#} : 출력 신호전력 ({#GS_i#}) - {#N_o#} : 출력 잡음전력 ({#G(N_i+N_{ai})#}) - {#G#} : 전력이득 - {#N_{ai}#} : 장비 내 잡음원의 가용 잡음전력 ({#kT_sB#}) . 잡음원이 대역폭 B로 전달 가능한 최대 잡음 전력 - {#k#} : 볼츠만상수 - {#T_s#} : 시스템 유효 잡음온도 . 입력을 기준으로, 시스템 내부 파라미터들에 만 관련됨 . 시스템 내부 잡음원들 만으로 만들어진 가용 잡음온도 . 무 잡음 시스템의 관점에서, 입력에 위치한 열저항이 필요로하는 온도 - {#T_o#} : 시스템 입력 잡음온도 (290 K) ㅇ 유효잡음온도와 관련시킨 잡음지수
[# F = 1 + \frac{T_s}{T_o} #]
3. 잡음지수의 종속연결 표현 ㅇ 종속연결된 다단 시스템에서, 임의 l 단의 부 시스템에 대한 잡음지수
[# \left( \frac{S}{N} \right)_l = \frac{1}{F_l} \left( \frac{S}{N} \right)_{l-1} #]
ㅇ 종속연결된 시스템 전체 잡음지수
[# F = F_1 + \frac{F_2-1}{G_1} + \frac{F_3-1}{G_1G_2} + \cdots #]
4. 잡음지수의 데시벨 표현시스템 잡음지수 표현 단위 : 주로, 데시벨(dB) 사용 - FdB [dB] = 10 log Fratio [dB] - (S/N)out [dB] = (S/N)in [dB] - F [dB] ※ 수치 例) - 수치 例 1) . 이상적인 경우 : 1 (0 [dB]) (증폭기잡음 발생이 없음을 의미) . 보통의 경우 : > 1 (0 [dB]) - 수치 例 2) . 핸드폰 수신회로 잡음지수 : 약 7~10 dB . 기지국 수신회로 잡음지수 : 약 3 dB 이내 5. 측정법측정법으로는 신호발생기법과 표준잡음신호법 등이 있고, 다음 식에 의해 구해짐 - (N : 고유 잡음전력, G : 수신기의 유효 이득, k : 볼츠만상수, T : 절대온도, B : 잡음등가대역폭) ㅇ 종합적인 잡음을 고려하기 위해서는, - 수신기 잡음지수와 함께 외부 잡음지수를 모두 사용할 필요가 있음.


[잡음 특성] 1. 잡음 지수 2. 잡음 온도 3. 잡음 전압 4. 잡음 전력 5. 잡음 등가 대역폭 6. 진폭 확률 분포
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                5. 잡음 등가 대역폭
                6. 진폭 확률 분포
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