Різне

Формули теплового шуму та калькулятор

Формули теплового шуму та калькулятор


Зокрема, при радіочастотному, радіочастотному проектуванні та розробці необхідно проводити розрахунки теплових шумів. Застосування радіоприймачів, радіочастотний тепловий шум є ключовим атрибутом, що обмежує чутливість радіостанцій.

Розрахунок теплового шуму та знання значення можуть допомогти поліпшити роботу всієї системи, даючи змогу вжити правильних кроків для оптимізації продуктивності та прийняття найкращих підходів.

Для розрахунку рівня теплового шуму існують формули або рівняння, які є відносно простими. На додаток до цього є онлайн-калькулятор для надання додаткової допомоги.

Основні розрахунки теплових шумів та рівняння.

Тепловий шум - це ефективно білий шум і поширюється на дуже широкий спектр. Потужність шуму пропорційна пропускній здатності. Тому можна визначити узагальнене рівняння для напруги шуму в межах заданої смуги пропускання, як показано нижче:

V2=4 k Тf1f2Р. df

Де:
V = інтегрована середньоквадратична напруга між частотами f1 та f2
R = резистивна складова імпедансу (або опору) Ω
T = температура в градусах Кельвіна
(Кельвін - абсолютна нульова шкала, отже Кельвін = Цельсій + 273,16)
f1 & f2 = нижня і верхня межі необхідної смуги пропускання

У більшості випадків резистивна складова імпедансу залишатиметься постійною протягом необхідної смуги пропускання. Отже, можна спростити рівняння теплового шуму до:

Де:
B = пропускна здатність в Гц

Розрахунки теплового шуму для кімнатної температури

Можна розрахувати рівень теплового шуму для кімнатної температури, 20 ° C або 290 ° K. Це найчастіше розраховується для смуги пропускання 1 Гц, оскільки звідси легко масштабуватися, оскільки потужність шуму пропорційна смузі пропускання. Найпоширеніший опір - 50 Ом.

V=4 (1.3803 10-23) 290   50   1

V=0.9 nV

Розрахунки потужності теплового шуму

Хоча розрахунки теплового шуму, наведені вище, виражаються через напругу, часто буває корисніше виражати тепловий шум через рівень потужності.

Для моделювання цього необхідно розглядати шумний резистор як ідеальний резистор, R з'єднаний послідовно з джерелом шумової напруги і підключений до узгодженого навантаження.

P=V24Р.

P=(4 k Т B Р.)24 Р.

P=k Т B

Примітка: можна помітити, що потужність шуму не залежить від опору, лише на смузі пропускання.

Потім ця цифра зазвичай виражається через дБм.

Тепловий шум у системі 50 Ом при кімнатній температурі становить -174 дБм / Гц.

Тоді це легко пов’язати з іншими смугами пропускання: оскільки рівень потужності пропорційний пропускній здатності, подвоєний рівень пропускної здатності дає подвоєний рівень потужності (+ 3dB), а в десять разів пропускна здатність дає десятикратний рівень потужності (+ 10 дБ) .

Калькулятор теплового шуму

Розрахунок теплового шуму, наведений нижче, забезпечує простий метод визначення різних значень теплового шуму, які можуть знадобитися.



Тепловий шум, розрахований для загальної смуги пропускання

У таблиці нижче наведено розрахунки нижнього рівня теплового шуму для різних загальних смуг частот і загальних застосувань.


Пропускна здатність та потужність теплового шуму
Пропускна здатність
(Δf) Гц
Теплова потужність шуму
дБм
1-174
10-164
100-154
-144
10 тис-134
100 тис-124
200 тис (2G GSM-канал)-121
1 млн (Канал Bluetooth)-114
5 млн (3G UMTS-канал)-107
10 млн-104
20 млн (Wi-Fi канал)-101

Ці значення потужності теплового шуму легко розрахувати за допомогою онлайн-калькулятора або формул, але в таблиці наведено зручні посилання.


Перегляньте відео: Как подобрать ресивер для компрессора. Расчет объема ресивера с помощью онлайн-калькулятора. (Жовтень 2021).