Noise Power, Noise Power Spectral Density   잡음 전력, 잡음 전력 스펙트럼 밀도, 잡음 전력 밀도

(2020-02-24)

Thermal Noise Power, 열 잡음 전력

1. 열 잡음 전압 (Thermal Noise Voltage)

  ㅇ 일명, 존슨 저항 잡음 방정식 (Johnson Resistor Noise Equation) 또는
           Rayleigh-Jeans 근사식 이라고도함
     - 1926년 벨 연구소 John Johnson이 저항 양단에 온도에 비례하는 불가피한 잡음 전압
       을 발견하고, 이를 Nyquist가 이론적으로 설명을 함

  ㅇ  Vrms2 = < vn2(t) > = 4 k T B R  [V2]
     -  k = 1.38 x 10-23 [J/K] : 볼츠만상수
     -  T : 절대 온도 또는 잡음 온도 [K]
     -  B : 대역폭 [Hz]
     -  R : 저항 [Ω]


2. 열 잡음 전력 (Thermal Noise Power)저항에서 발생한 열 잡음 전력이, `정합(최대전력전달)`된 부하로 전달되는, 열 잡음 생성 전력

     -  PN 또는 Pn,max 또는 N = (Vs/2)2/R = Vs2/4R = Vrms2/4R = (4kTBR)/4R = K T B  [Watt]

  ㅇ 특징
     - 주파수에 따라 균일 확률분포를 갖으므로, 
        . 동일 대역폭이라면 저주파고주파가 같은 값 임
     - 저항 값에는 상관 없고, 
        . 주로, 온도대역폭 만 관련됨


3. 열 잡음 전력 스펙트럼 밀도 (Thermal Noise Power Spectral Density)

  ㅇ (규격화) => 잡음 전력스펙트럼밀도 (Noise Power Spectral Density) : No 
     - 해당 대역폭잡음 전력(Nw)을 대역폭(W)으로 나눈 값      ☞ 잡음등가대역폭
        .  No = Nw / W
     - 주로, 검파방식과 수신기잡음지수 등에 의해 결정되는 값임

  ㅇ (공식)  열 잡음 전력스펙트럼밀도 : No = kT  [Watt/Hz]
      - 실온(T=290 K)에서, No = 4 x 10-21 [W/Hz] (-174 [dBm/Hz])

  ㅇ (표기)  열 잡음 전력스펙트럼밀도 표기 
     - 양측 주파수대역으로 고려할 때 (양측 PSD) :  No/2
     - 단측 주파수대역으로 고려할 때 (단측 PSD) :  No
     

  ㅇ (입출력) 입력 랜덤과정(열잡음전력스펙트럼밀도)이 LTI(고정 선형 필터)를 통과한 출력
     - Sout = Sin | H(f) |2 = No/2 | H(f) |2


4. 동작중인 장치(증폭기 등)에서, 잡음과 관련된 동작 범위,여유분,레벨 등 참고용어

  ※ ☞ 다이내믹레인지, 헤드룸, 바닥잡음레벨 등 참조
     - 다이내믹레인지 : 감응 레벨 범위, 선형 동적 범위
     - 헤드룸 : 선형 동작 유지, 과부하 방지 등을 위한 상위 여유분
     - 바닥잡음레벨 : 최소 동작 레벨


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

 
        최근수정     요약목록     참고문헌