Компоненттер мен көздердің шу деңгейін сипаттау температурасы
Noise temperature
Электроникада шу температурасы – компоненттердің немесе көздердің тудырған шу қуатын көрсетеді. Формуласы, есептеуі, маңызды тұжырымдары туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Құрылғы немесе көзден келетін шу қуатының деңгейі
Level of noise power introduced by a component or source
Электроникада шу температурасы – құрылғы немесе көзден келетін шу қуатының деңгейін көрсетудің бір тәсілі. Шудың қуат спектрлік тығыздығы осы деңгейдегі Джонсон-Найквист шуын тудыратын температура (кельвинмен) арқылы өрнектеледі, яғни:
In electronics, noise temperature is one way of expressing the level of available noise power introduced by a component or source. The power spectral density of the noise is expressed in terms of the temperature (in kelvins) that would produce that level of Johnson–Nyquist noise, thus:
мұнда:
where:
– шу қуаты (Вт, ватт)
– шу қуаты өлшенетін жалпы өткізу қабілеті (Гц, герц)
– Болцман тұрақтысы (1,381, джоуль/кельвин)
– шу температурасы (К, кельвин)
is the noise power (in W, watts)
is the total bandwidth (Hz, hertz) over which that noise power is measured
is the Boltzmann constant (1.381, joules per kelvin)
is the noise temperature (K, kelvin)
Осылайша, шу температурасы шудың қуат спектрлік тығыздығына пропорционалды. Яғни, бұл компонент немесе көзден сәйкес келетін жүктемеге жұтылатын қуат. Шу температурасы, әдетте, жиілікке тәуелді болады, бұл идеалды резистордан өзгеше, оның температурасы барлық жиіліктерде нақты температураға тең болады.
Thus the noise temperature is proportional to the power spectral density of the noise, That is the power that would be absorbed from the component or source by a matched load. Noise temperature is generally a function of frequency, unlike that of an ideal resistor which is simply equal to the actual temperature of the resistor at all frequencies.
Шу кернеуі мен ток
Шулы компонентті шусыз компонент ретінде қарастыруға болады, оның артынан vn кернеуін тудыратын шулы кернеу көзі немесе in тогын тудыратын шулы ток көзі қосылған. Бұл эквивалентті кернеу немесе ток жоғарыда келтірілген қуат спектрлік тығыздығына сәйкес келеді және B ені бар жолақта орташа квадрат амплитудасы:
A noisy component may be modelled as a noiseless component in series with a noisy voltage source producing a voltage of vn, or as a noiseless component in parallel with a noisy current source producing a current of in. This equivalent voltage or current corresponds to the above power spectral density , and would have a mean squared amplitude over a bandwidth B of:
тең болады, мұнда R – компоненттің импедансының кедергілік бөлігі немесе G – компоненттің өткізгіштігінің (нақты бөлігі) мәні. Сондықтан, шу температурасы туралы сөйлеу – әртүрлі импеданстары бар компоненттерді салыстырудың әділ тәсілі, шу кернеуін нақтылау және компоненттің кедергісін көрсету арқылы санды біліктілендіруден гөрі. Бұл шудың қуат спектрлік тығыздығы (Ватт/Герц) туралы айтуға қарағанда ыңғайлы, себебі ол қарапайым температура түрінде беріледі, оны бөлме температурасындағы (290 К) идеалды резистордың шу деңгейімен салыстыруға болады. Ескеріңіз, компоненттің немесе көздің импедансы маңызды (және өлшенетін) кедергілік бөлікке ие болған жағдайда ғана шу температурасы туралы айтуға болады. Сондықтан, конденсатордың немесе кернеу көзінің шу температурасы туралы әңгімелеудің қажеті жоқ. Күшейткіштің шу температурасы күшейткіштің кірісінде (күшейткіштің кіріс импедансына қатысты) қосылатын шуды көрсетеді, ол күшейтуден кейін байқалатын қосымша шуды есепке алу үшін қажет.
where R is the resistive part of the component's impedance or G is the conductance (real part) of the component's admittance. Speaking of noise temperature therefore offers a fair comparison between components having different impedances rather than specifying the noise voltage and qualifying that number by mentioning the component's resistance. It is also more accessible than speaking of the noise's power spectral density (in watts per hertz) since it is expressed as an ordinary temperature which can be compared to the noise level of an ideal resistor at room temperature (290 K). Note that one can only speak of the noise temperature of a component or source whose impedance has a substantial (and measurable) resistive component. Thus it does not make sense to talk about the noise temperature of a capacitor or of a voltage source. The noise temperature of an amplifier refers to the noise that would be added at the amplifier's input (relative to the input impedance of the amplifier) in order to account for the added noise observed following amplification.
Жүйе шуының температурасы
Радиожиілікті қабылдағыш жүйесі әдетте антеннадан және қабылдағыштан, сондай-ақ оларды байланыстыратын тарату желілерінен тұрады. Олардың әрқайсысы қосымша шудың көзі болып табылады. Қабылдау жүйесіндегі қосымша шудың себебі жылулық (термиялық шу) немесе басқа сыртқы немесе ішкі шу тудыратын процестер болуы мүмкін. Барлық шу көздерінің үлесі әдетте біріктіріліп, жылу шуының деңгейі ретінде қарастырылады. Кез келген көзден туындайтын шудың спектрлік қуат тығыздығын жоғарыда көрсетілгендей шуға температура тағайындау арқылы сипаттауға болады:
An RF receiver system is typically made up of an antenna and a receiver, and the transmission line(s) that connect the two together. Each of these is a source of additive noise. The additive noise in a receiving system can be of thermal origin (thermal noise) or can be from other external or internal noise generating processes. The contributions of all noise sources are typically lumped together and regarded as a level of thermal noise. The noise power spectral density generated by any source can be described by assigning to the noise a temperature as defined above:
Радиожиілікті қабылдағыштағы жалпы жүйелік шу температурасы қабылдағыш пен тарату желілерінің және антеннаның тиімді шу температурасының қосындысына тең. Антеннаның шу температурасы антеннаның шығысында байқалатын шу қуатын көрсетеді. Қабылдағыш пен тарату желісінің жоғалтуларының жиынтық шу температурасы қабылдау жүйесінің қалған бөлігінің шу үлесін білдіреді. Бұл қабылдау жүйесі мүлдем жетілген және ешқандай шу тудырмаса, антеннаның кіріс терминалдарында болатын тиімді шу ретінде есептеледі. Яғни, бұл ішкі шу температуралары антеннаның кіріс терминалдарына шаққан күшейткіштер мен жоғалтулардың каскадтық жүйесі. Осылайша, осы екі шу температурасының қосындысы "жетілген" қабылдау жүйесіне түсетін шуды көрсетеді.
In an RF receiver, the overall system noise temperature equals the sum of the effective noise temperature of the receiver and transmission lines and that of the antenna. The antenna noise temperature gives the noise power seen at the output of the antenna. The composite noise temperature of the receiver and transmission line losses represents the noise contribution of the rest of the receiver system. It is calculated as the effective noise that would be present at the antenna input terminals if the receiver system were perfect and created no noise. In other words, it is a cascaded system of amplifiers and losses where the internal noise temperatures are referred to the antenna input terminals. Thus, the summation of these two noise temperatures represents the noise input to a "perfect" receiver system.