Figura y pérdida de ruido del atenuador

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Mi pregunta es con respecto a cómo los atenuadores afectan el ruido. De lo que entiendo $$ \ text {NF} = 10 \ log \ left (\ frac {S_ {in} / N_ {in}} {S_ {out} / N_ {out}} \ right) = 10 \ log \ left (L \ frac { N_ {out}} {N_ {in}} \ right) = L_ {dB} + 10 \ log \ left (\ frac {N_ {out}} {N_ {in}} \ right) $$ Ahora desde (para un atenuador) $$ \ text {NF} = L_ {dB} $$ eso implicaría que $$ \ frac {N_ {out}} {N_ {in}} = 1 $$

Por lo que puedo decir, esto significa que el ruido en la entrada pasa a través de la atenuación no afectada por el atenuador. En otras palabras, el atenuador minimiza la señal pero no el ruido. Leí que esto solo es cierto a 290 ° K y que el atenuador no puede reducir el ruido por debajo del piso de ruido. Aunque realmente no entiendo esto. Si la temperatura fuera de 50 ° K, ¿el ruido todavía pasaría sin afectar al atenuador? Tendría sentido para mí que lo haría, a menos que haya algo especial sobre los 290 ° K. Como una suposición poco acertada, hubiera pensado que si la temperatura de la habitación fuera, por ejemplo, de 50 ° K y el ruido en la entrada del atenuador también fuera de 50 ° K (entonces \ $ N_ {in} = kB \ cdot 50 \ $) entonces el atenuador no reduciría el ruido; sin embargo, no estoy exactamente seguro de por qué.

En realidad, habría pensado que el atenuador podría introducir ruido en la salida porque se hace de forma pasiva. Puedo ver que tal vez las resistencias en el atenuador introducen ruido, y su configuración reduce el ruido y los dos pueden cancelarse y no se agrega ruido neto, aunque no estoy seguro de esto.

Si alguien pudiera arrojar algo de luz sobre esto para ayudarme a entender esto mejor, sería genial.

Gracias.

Editar: Específicamente lo que no entiendo

El escenario anterior es a menudo una fuente de confusión para los ingenieros de RF, porque se sabe que la cifra de ruido de cualquier componente pasivo es igual a su pérdida. La figura de ruido (NF) y el factor de ruido (F) se describen comúnmente en términos de la relación de la entrada SNR a la salida SNR a la temperatura específica de 290 K. Como se describe en las ecuaciones a continuación, la figura de ruido es simplemente el equivalente logarítmico medición del factor de ruido.

Basándose en las ecuaciones anteriores, podría PARECER que el uso de un atenuador en la salida de un generador de señal vectorial atenuaría la intensidad de la señal sin atenuar la potencia de ruido. Sin embargo, es importante reconocer que la ecuación para la cifra de ruido SÓLO es relevante cuando el nivel de ruido es igual a la densidad del ruido térmico a -174 dBm / Hz. En general, los términos tales como la figura de ruido y el factor de ruido solo se deben aplicar a los receptores inalámbricos, ya que la potencia de ruido de una antena a 290K será de aproximadamente -174 dBm / Hz.

Por ejemplo, supongamos que un receptor observa una señal con una SNR de 60 dB a un nivel de potencia de -114 dBm. En este escenario, la aplicación de un atenuador de 20 dB atenuaría la potencia de la señal en 20 dB a -134 dBm. Sin embargo, el nivel de ruido se mantendría sin cambios, ya que la potencia de ruido ya está en el nivel de ruido térmico. Por lo tanto, cuando Pnoise = -174 dBm / Hz, la cifra de ruido de un atenuador pasivo es equivalente a su pérdida.

Por otro lado, la densidad de ruido de salida de un generador de RF es causada por componentes activos y dará como resultado niveles que a veces se encuentran significativamente por encima del piso de ruido teórico. En este escenario, la potencia de ruido se puede atenuar al nivel del piso de ruido térmico. Como resultado, los receptores de alta sensibilidad se pueden probar con un estímulo que tiene una potencia de ruido que está muy por debajo de la del generador de señales.

Los párrafos anteriores se toman directamente de: enlace

No entiendo por qué 290 ° K parece especial y en qué está actuando la potencia de ruido. No entiendo por qué en el tercer párrafo dice que no atenuará el ruido.

    
pregunta user968243

2 respuestas

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Al leer la pregunta y los comentarios, puede haber un malentendido conceptual: el atenuador DEBERÁ atenuar cualquier ruido presentado en su entrada (incluso desde una impedancia de fuente de 50 ohmios), en la misma medida que atenúa la señal.

Sin embargo, también genera su propio ruido, que puede representarse como el ruido de una resistencia perfecta igual a su propia impedancia de salida, y esto se agrega en la salida a la señal de entrada (atenuada) y al ruido. Entonces, si la entrada y la salida Z son ambas de 50 ohmios, el resultado neto es una señal atenuada + un ruido ligeramente mayor (es decir, NF = atenuación).

Pero si su impedancia de salida es menor, el ruido agregado también es menor, lo que mejora la tensión de ruido según indica Andy.

Represente el atenuador como un atenuador perfecto (ruido atenuante) en serie con una fuente de voltaje de ruido de Johnson igual a la impedancia de salida. El resto es solo aplicar las fórmulas.

EDIT: re: pregunta actualizada.

(1) No hay nada especial en 290K, excepto que es una temperatura realista para la operación de un circuito pasivo. La razón por la que lo eligieron es que el artículo cita un piso de ruido (-174dBm / Hz) que es correcto para una temperatura específica: sí, 290k.

(2) Si bien cualquier resistencia en el atenuador contribuirá con ruido, me doy cuenta de que no es una explicación satisfactoria de por qué se obtiene el mismo ruido de un atenuador, porque (como dice Andy) podría hacer un atenuador capacitivo que no es un generador de ruido de Johnson. Así que tenemos que mirar un poco más profundamente y recordar que estas fuentes de ruido son las estadísticas de los electrones individuales que forman la corriente.

Entonces, digamos que construimos un atenuador (50 ohmios, 50 ohmios fuera) e intentamos engañar a Johnson utilizando un divisor capacitivo. Eso implica un nodo dentro del atenuador que conduce parte de la corriente de entrada a tierra. En este nodo, tenemos dos caminos actuales; una fracción de la corriente fluye hacia la salida, el resto hacia la tierra. ¿Qué determina qué camino tomará un electrón individual? Esencialmente, la casualidad. Colectivamente? Estadística. Así que esta es una fuente de ruido.

O simplemente agreguemos capacitancia en serie para proporcionar suficiente atenuación: por lo tanto, evitamos dividir el flujo de corriente y eliminar la fuente de ruido, ¿verdad? A costa de reducir la corriente de señal; Nuestras estadísticas ahora operan con un tamaño de muestra más pequeño y, en consecuencia, una mayor varianza: más ruido.

Estos resultados son lo mejor que puedes hacer, no hay forma de redondearlos.

    
respondido por el Brian Drummond
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En primer lugar, no hay nada especial en 290K. El ruido de la resistencia aumenta de cero a -273ºC (cero absoluto) a un valor gobernado por la temperatura real (en grados Kelvin) y la resistencia.

En segundo lugar, los atenuadores no tienen que ser resistivos: pueden ser divisores de potencial capacitivos y estos no introducirán ruido adicional. Lo mismo ocurre con los inductores.

En tercer lugar, un atenuador de resistencia introducirá ruido, pero puede ser fácilmente pequeño en comparación con el ruido que se está atenuando.

En cuarto lugar, si el ruido en un atenuador es X, ese ruido se reducirá por el mismo factor que cualquier señal. Si el atenuador es 2: 1, el ruido de salida será X / 2.

    
respondido por el Andy aka

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