Ero sivun ”Kohinaluku” versioiden välillä

Radioamatööriwikistä
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
>Oh2mqk
(herkkyyskynnyksen merkityksestä)
>OH2FRV
Ei muokkausyhteenvetoa
 
(5 välissä olevaa versiota toisen käyttäjän tekemänä ei näytetä)
Rivi 1: Rivi 1:
[[Category:Teoria]][[Category:Tekniikka]]
'''Kohinaluku''' (noise figure, NF):
 
[[Kohinaluku]] (noise figure, NF):
Määritellään laitteen (yleensä jollain tavalla aktiivisen l. vahvistavan)
Määritellään laitteen (yleensä jollain tavalla aktiivisen l. vahvistavan)
sisäisen rakenteen tuottamana termisen (valkoisen) kohinan osuutena sen  
sisäisen rakenteen tuottamana termisen (valkoisen) kohinan osuutena sen  
ulostulosignaaliin mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä.
ulostulosignaaliin mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä.


[[Kohinaluku]] annetaan yleensä [[desibeli|desibeleinä (dB)]] ja se on
'''Kohinaluku''' annetaan yleensä [[desibeli|desibeleinä (dB)]] ja se on
lämpökohinatehoa systeemi-impedanssilla vakiossa kohinalämpötilassa
lämpökohinatehoa systeemi-impedanssilla vakiossa kohinalämpötilassa
(yleensä +20°C, 293 K) mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä.
(yleensä +20°C, 293 K) mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä.
Rivi 12: Rivi 10:
absoluuttisella asteikolla Kelvineinä.)
absoluuttisella asteikolla Kelvineinä.)


[[Kohinaluku]] saadaan selville mittaamalla systeemin syötteessä oleva
'''Kohinaluku''' saadaan selville mittaamalla systeemin syötteessä oleva
kohinateho ja sen ulos antama kohintateho ja vähentämällä tästä systeemin
kohinateho ja sen ulos antama kohintateho ja vähentämällä tästä systeemin
sisäinen vahvistus.
sisäinen vahvistus.


Vahvistinasteiden ketjutuksessa loppupään asteiden sisäinen [[kohinaluku]]
Vahvistinasteiden ketjutuksessa loppupään asteiden sisäinen '''kohinaluku'''
katoaa merkityksettömäksi suhteessa niitä edeltävien asteiden kohinalukuun.
on lähes merkityksetön suhteessa ensimmäisten asteiden kohinalukuun.
Esivahvistimen [[kohinaluku]] dominoi koko järjestelmää.
Esivahvistimen '''kohinaluku''' dominoi koko järjestelmää.
 
==Määritelmä==
 
'''Kohinakerroin:'''
:<math>F = \frac{\textrm{SNR}_{in}}{\textrm{SNR}_{out}}</math>
 
'''Kohinaluku:'''
:<math>NF = 10 \log \left(F\right) = \mathrm{SNR}_\mathrm{in, dB} - \mathrm{SNR}_\mathrm{out, dB}</math>


==Kohinaluku vs. kohinateho==
==Kohinaluku vs. kohinateho==
Rivi 28: Rivi 34:
Kaistaleveydellä ''BW'' [Hz] lämpötilassa ''T'' [K] järjestelmällä on ''kohinateho'' [W]:
Kaistaleveydellä ''BW'' [Hz] lämpötilassa ''T'' [K] järjestelmällä on ''kohinateho'' [W]:
<center><math>P_{noise} = BW\ \cdot\ T\ \cdot\ k\,</math></center>
<center><math>P_{noise} = BW\ \cdot\ T\ \cdot\ k\,</math></center>
missä ''k'' on Bolzmanin vakio (<math>1.38 * 10^{-23}</math>)
missä ''k'' on Bolzmannin vakio (<math>1.38 * 10^{-23}</math>)




Rivi 51: Rivi 57:


Joillakin modulaatioskeemoilla voidaan informaatiota kaivaa herkkyyskynnyksen altakin,
Joillakin modulaatioskeemoilla voidaan informaatiota kaivaa herkkyyskynnyksen altakin,
mutta kaikella on silti rajansa ja herroilla [[Nyquistin_teoreema|Nyquist ja Shannon]]
mutta kaikella on silti rajansa ja herroilla [[Shannonin_teoreema|Harley ja Shannon]]
on viimeinen sana sanottavana kanavan siirtokapasiteetista.
on viimeinen sana sanottavana kanavan siirtokapasiteetista.
* Tämä toimii myös jaksollisten signaalien kanssa joiden jakso tietämällä (tai arvaamalla) on mahdollista kaivaa jokin äärimmäisen heikko signaali esille.
* Tämä toimii myös jaksollisten signaalien kanssa joiden jakso tietämällä (tai arvaamalla) on mahdollista kaivaa jokin äärimmäisen heikko signaali esille.
Rivi 59: Rivi 65:
** Suhteellisen immuuni kapeakaistaisille häiriösignaaleille
** Suhteellisen immuuni kapeakaistaisille häiriösignaaleille
** Käyttämällä erilaisia sekvenssikoodeja eri keskustelupareille on mahdollista pitää useampi toisiaan vain vähän häiritsevä sessio samalla kantoaaltotaajuudella.  Optimaalisen kaukana toisistaan olevat sekvenssikoodit tunnetaan ''[[Gould-koodi|Gould-koodeina]]''.
** Käyttämällä erilaisia sekvenssikoodeja eri keskustelupareille on mahdollista pitää useampi toisiaan vain vähän häiritsevä sessio samalla kantoaaltotaajuudella.  Optimaalisen kaukana toisistaan olevat sekvenssikoodit tunnetaan ''[[Gould-koodi|Gould-koodeina]]''.
** GPS satelliitit käyttävät tätä menetelmää oman signaalinsa lähettämiseen
===Asteiden ketjutus ja kohina===
Ketjutettaessa useampia asteita voidaan systeemin lopullinen kohina laskea Friis:n kaavalla:
:<math>F = F_1 + \frac{F_2 - 1}{G_1} + \frac{F_3 - 1}{G_1  G_2} + \frac{F_4 - 1}{G_1 G_2 G_3} + \cdots + \frac{F_n - 1}{G_1 G_2 G_3 \cdots G_{n-1}},</math>
[[Category:Teoria]][[Category:Tekniikka]]

Nykyinen versio 30. marraskuuta 2010 kello 22.08

Kohinaluku (noise figure, NF): Määritellään laitteen (yleensä jollain tavalla aktiivisen l. vahvistavan) sisäisen rakenteen tuottamana termisen (valkoisen) kohinan osuutena sen ulostulosignaaliin mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä.

Kohinaluku annetaan yleensä desibeleinä (dB) ja se on lämpökohinatehoa systeemi-impedanssilla vakiossa kohinalämpötilassa (yleensä +20°C, 293 K) mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä. (Kuten aina termodynaamisissa fysikaalisissa laskuissa, lämpötilat lasketaan absoluuttisella asteikolla Kelvineinä.)

Kohinaluku saadaan selville mittaamalla systeemin syötteessä oleva kohinateho ja sen ulos antama kohintateho ja vähentämällä tästä systeemin sisäinen vahvistus.

Vahvistinasteiden ketjutuksessa loppupään asteiden sisäinen kohinaluku on lähes merkityksetön suhteessa ensimmäisten asteiden kohinalukuun. Esivahvistimen kohinaluku dominoi koko järjestelmää.

Määritelmä

Kohinakerroin:

Kohinaluku:

Kohinaluku vs. kohinateho

Kohinaluvun (NF [dB]) muunnos kohinalämpötilaksi T [K]:


Kaistaleveydellä BW [Hz] lämpötilassa T [K] järjestelmällä on kohinateho [W]:

missä k on Bolzmannin vakio ()


Vastaanottimen systeemikohinateho ja vastaanottimen herkkyys

Antennin, syöttöjohdon ja esivahvistimen yhteinen näkemä kohinapohja saadaan laskettua määrittämällä passiivisten osien yhteinen kohinalämpötila. Tässä laskennassa syöttöjohdon häviöitä voidaan pitää kohinalämpötilaan verrattavana ilmiönä, joka heikentää vastaanotettavaa signaalia.

  • Jostain tiedetään antennin näkemä taivas-/maakohinalämpötila
  • Lasketaan syöttöjohdon häviöitä vastaava Häviölämpötila
  • Lasketaan esivahvistimen kohinalukua vastaava kohinalämpötila
  • Summataan em. lämpötilat saaden Systeemikohinalämpötila
  • Lasketaan systeemikohinateho mielenkiinnon kohteena olevalla kaistaleveydellä

Tavallisesti kohinateho lausutaan desibelimilliWatteina (dBm):

Vastaanottimen herkkyyskynnykseksi saadaan sitten:

Joillakin modulaatioskeemoilla voidaan informaatiota kaivaa herkkyyskynnyksen altakin, mutta kaikella on silti rajansa ja herroilla Harley ja Shannon on viimeinen sana sanottavana kanavan siirtokapasiteetista.

  • Tämä toimii myös jaksollisten signaalien kanssa joiden jakso tietämällä (tai arvaamalla) on mahdollista kaivaa jokin äärimmäisen heikko signaali esille.
    • Näin harrastajat voivat kyetä pienehköllä (n. 3m) peilillä kuulemaan pari kirkkainta pulsaria.
  • Suorasekvenssihajaspektrimodulaatio
    • Negatiivinen S/N, mutta BW kokonaisuudessaan paljon isompi, kuin hyötyliikenteen oma BW ...
    • Suhteellisen immuuni kapeakaistaisille häiriösignaaleille
    • Käyttämällä erilaisia sekvenssikoodeja eri keskustelupareille on mahdollista pitää useampi toisiaan vain vähän häiritsevä sessio samalla kantoaaltotaajuudella. Optimaalisen kaukana toisistaan olevat sekvenssikoodit tunnetaan Gould-koodeina.
    • GPS satelliitit käyttävät tätä menetelmää oman signaalinsa lähettämiseen

Asteiden ketjutus ja kohina

Ketjutettaessa useampia asteita voidaan systeemin lopullinen kohina laskea Friis:n kaavalla: