전자장 Ch10.1 Noise에 대해서 총 정리

내용

1. 이론적배경

(1) 회로의 노이즈 종류

이중 Thermal Noise의 평균과 유도과정은 아래와 같다.

 

그리고 Thermal Noise(Pozar에서 다루는 노이즈)는 Additive White Gaussian  Noise(AWGN)를 가정한다.

이때, Gaussian Noise이라면 Wide Sense Stationary라는 조건을 만족시켜서 AutoCorrelation과 PSD사이 Fourier Transform변환이 가능하다.

(2) 입력 노이즈와 출력 노이즈의 관계 (feat. Power Spectruc Density)

출력 노이즈 파워는 입력 노이즈 파워 곱하기 Av=H(f)의 제곱이다. (단 AWGN를 가정)

 

(3) 노이즈는 (무조건) 2개의 노이즈 소스로 나타낼 수 있다.

(4) Pozar교재에서 Noise 분석

: 매칭 되었다고 전제하에 최대로 전달될 수 있는 Theramal Noise Power는 kTB이다.

: Noise Power와 Equivalent Noise Temperature은 1:1대응 관계이다. (마치 반사계수↔입력임피던스의 관계이다.)

 

 

 Pozar에서는 아래와 같이 Amp의 Noise Power을 분석한다

 

ⓐ Amp에 의해 추가되는 노이즈 파워(Nadd ↔ Te)가 없을 때

우선 Load(ZL)의 Temperature을 측정해서 T라고한다. (입출력단에서 Bandwidth(B)는 동일하다고 가정)

그를 통해서 Output Noise Power(No)를 구할 수있다.

그리고 그를 통해서 Output PSD를 유도할 수 있다.

그리고 그다음 Amp의 Power Gain으로 나눠서 Input PSD를 구할 수 있다.

Bandwidth(B)를 곱해서 Input Noise Power(Ni)를 구할 수 있다.

이를 통해서 Ni와 No사이에 (혹은 T1과 T사이에) Power Gain의 곱만큼 차이가 남을 알 수있다.

 

ⓑ Amp에 의해 추가되는 노이즈 파워(Nadd ↔ Te)가 있을 때

우선 Load(ZL)의 Temperature을 측정해서 T라고한다. (입출력단에서 Bandwidth(B)는 동일하다고 가정)

그리고 이는 앞서 ⓐ에서 유도했듯, G(Ni+Nadd)와 같이 INput Power * Power Gain으로 나타낼 수 있다.

Ti를 측정했다고 가정하에, Nadd(↔Te)를 유도할 수 있다.

(5) SNR, Noise Figure(dB, NF)와 Noise Factor(linear-scale, F)

 

NF는 F을 decibel로 바꾼것이다.

노이즈는 회로를 통해서 감소하지않고 그나마 덜 증가하게 할 뿐이다.

 

(6) Frii's Law

: 각회로들의 Noise Factor(F)들을 알 고있다면 아래와같이 Total F를 구할 수있따.

이를 통해서 LNA를 Cascade 시켰을 때, 첫단이 가장 Noise에 대해서 Dorminant함을 알 수 있다.

 

※ 노이즈 측정방법 중 Gain Method

https://www.youtube.com/watch?v=-LfzJjxdtTE