공식

N_floor = kTB + NF, SNR = P_signal - N_floor

참고: Friis, 'Noise Figures of Radio Receivers', Proc. IRE, 1944

k — Boltzmann constant (J/K)

T — Temperature (K)

B — Bandwidth (Hz)

NF — Noise figure (dB)

SNR — Signal-to-noise ratio (dB)

작동 방식

신호 대 잡음비 (SNR) 는 배경 잡음과 관련된 수신 신호의 품질을 정량화하는 RF 수신기 설계의 기본 성능 메트릭입니다.노이즈 플로어는 수신기가 정보를 효과적으로 감지하고 처리할 수 있는 최소 신호 레벨을 나타냅니다.기본적으로 볼츠만 상수 (k), 절대 온도 (T) 및 시스템 대역폭 (B) 을 사용하여 계산한 열 노이즈에 의해 결정됩니다.수신기 감도는 이 노이즈 플로어의 함수로, 수신기의 노이즈 지수 (NF) 에 의해 수정되며, 이는 증폭기 및 믹서와 같은 시스템 구성 요소로 인해 발생하는 추가 노이즈를 나타냅니다.노이즈 지수가 낮을수록 수신기 성능이 좋아져 약한 신호를 감지할 수 있습니다.열 노이즈 플로어는 다음 방정식을 따릅니다. N = kTb, 여기서 k는 볼츠만 상수 (1.38 × 10^-23 J/K), T는 절대 온도 (일반적으로 290K), B는 시스템 대역폭입니다.대역폭을 늘리면 노이즈 전력이 직접 증가하는 반면 프런트엔드 노이즈 지수를 개선하면 전체 수신기 감도가 향상될 수 있습니다.

계산 예제

실온 (290K) 에서 10MHz 대역폭을 지원하는 셀룰러 LTE 수신기를 생각해 보십시오.열 노이즈 플로어 계산은 다음과 같습니다. N = (1.38 × 10^-23) × 290 × 10,000,000 = -104dBm입니다.수신기의 노이즈 지수가 8dB인 경우 유효 노이즈 플로어는 -96dBm이 됩니다.신호 감지에 성공하려면 들어오는 RF 신호가 이 노이즈 플로어보다 최소 3-6dB 이상 높아야 합니다.일반적인 LTE 신호는 -80dBm일 수 있으며, 이는 약 16dB의 신호 대 잡음 마진을 제공하여 안정적인 복조 및 데이터 복구를 보장합니다.

실용적인 팁

✓항상 교정된 테스트 장비로 노이즈 지수를 측정합니다.
✓시스템 설계의 온도 변화 고려
✓저잡음 증폭기를 사용하여 프런트 엔드 성능 향상

흔한 실수

✗수신기 감도 계산 시 노이즈 지수 무시
✗실제 작동 온도 대신 실내 온도 사용
✗열 노이즈 이외의 추가 노이즈 소스 무시

자주 묻는 질문

대역폭은 노이즈 플로어에 어떤 영향을 미칩니까?

대역폭을 늘리면 노이즈 파워가 직접 증가합니다.대역폭이 넓을수록 노이즈 플로어가 높아져 수신기 감도가 감소합니다.

RF 수신기에 적합한 잡음 지수는 얼마입니까?

대부분의 통신 시스템에서 10dB 미만의 잡음 지수는 양호한 것으로 간주됩니다.저소음 시스템에서는 3-5dB까지 도달할 수 있습니다.

온도가 소음 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니까?

예, 온도는 열 소음에 직접적인 영향을 미칩니다.온도가 높을수록 노이즈 플로어가 증가하여 수신기 성능이 저하될 수 있습니다.

수신기 감도를 개선하려면 어떻게 해야 합니까?

노이즈 지수를 줄이고, 대역폭을 최소화하고, 저잡음 증폭기를 사용하고, 프런트 엔드 구성 요소 선택을 최적화합니다.

디지털 통신을 위한 일반적인 SNR 요구 사항은 무엇입니까?

대부분의 디지털 시스템은 변조 복잡도 및 오류 수정 기술에 따라 안정적인 복조를 위해 10-20dB SNR이 필요합니다.

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