Johnson-Nyquist-Rauschbeitrag Antennenrauschtemperaturen?

Es hängt von den Umgebungsgeräuschen und dem Streusignal in jedem Band ab, aber ich weiß, dass LNAs für Sat unerlässlich sind. Rx und GPS Rx auch für VLF Global Rx. Die Tx-Pegel, Friis-Pfaddämpfung, Antennengewinne und Rauschzahl und BW des Vorverstärkers sind alle in C/N-Verhältnissen und mit Demodulationsgewinnen zu S/R-Verhältnissen enthalten.

Es ist also nicht allgemein wahr, dass das Johnson-Nyquist-Rauschen vernachlässigbar ist und von Hintergrundstörungen, Rx-Schwellenwert und akzeptabler BER abhängt.

$P_\mathrm{dBm} = 10\ \log_{10}(k_\text{B} T \times 1000) + 10\ \log_{10}(\Delta f)$

was häufiger für Raumtemperatur (T = 300 K) angenähert wird als:

$P_\mathrm{dBm} = -174 + 10\ \mathrm\log_{10} \ (\Delta f)$

• für 0 dBm = 1 mW

zB für$(\Delta f)$

• 1 MHz −114 dBm Bluetooth-Kanal (deutlich unter Umgebungsgeräuschen)
• 20 MHz −101 dBm WLAN 802.11 Kanal (>-80 dBm Signal min. typisch erforderlich)
• 80 MHz −95 dBm WLAN 802.11ac 80 MHz Kanal (>-65 dBm oft benötigt)

Sogar kleine Kondensatoren haben thermisches Rauschen aufgrund von V und C und diejenigen, die kein NP0-Material verwenden, sind sogar mikrofonisch.

$v_{n} = \sqrt{ k_\text{B} T / C }$

• zB 1pF 64µV, 1nF 2µV

Dann haben wir$1/f$Rosa Festkörperrauschen ist für das Spektrum des Rosa Rauschens in eindimensionalen Signalen und für 2D-Signale (z. B. Bilder) das Leistungsspektrum$1/f^2$.

Die gebräuchlichste Maßeinheit für Lärm ist$dB/\sqrt{Hz}$.

Das Verständnis des Schwellenrauschens hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Shannons Gesetz für SNR vs. BER und nicht „angepasste Empfänger“, die an die Signal-BW ​​und nicht ideale Diskriminatoren und Ricean-Fading-Verlust (Phasenauslöschungsreflexionen) und viele andere Faktoren angepasst sind.

Während die Frage im Titel in Ordnung ist, gab es einige Missverständnisse in der detaillierten Beschreibung der Frage. Eine Antenne hat sowohl einen Strahlungswiderstand in Bezug auf die von ihr erzeugte EM-Strahlung$R_{an}$(worüber wir normalerweise sprechen) und dissipativen Widerstand, der zu thermischen Verlusten führt$R_{th}$(Aufgrund des Materials des Drahtes, aus dem die Antenne besteht, ein Widerstand, den wir normalerweise vernachlässigen). Typisch$R_{th}\ll R_{an}$.

Die Antenne empfängt vom Hintergrund-EM-Bad mit Temperatur$T_{an}$(290K, wenn auf die warme Erde gerichtet, 4K, wenn auf den Weltraum gerichtet), daher wird die Rauschtemperatur der Antenne sein$T_{an}$wenn wir es vernachlässigen$R_{th}$.

Wenn wir jedoch beides berücksichtigen, sieht die Schaltung wie folgt aus (neben jedem Widerstand habe ich die entsprechende Rauschquelle platziert und ich habe die Übertragungsleitung eingefügt, die für die Berechnung der gelieferten Rauschleistung erforderlich wäre):

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Für eine kleine Bandbreite$\Delta\nu$:

• $RMS(V_{th}) = \sqrt{4kT_{th}R_{th}\Delta\nu}$
• $RMS(V_{an}) = \sqrt{4kT_{an}R_{an}\Delta\nu}$

Daher ist die Gesamtspannung (vorausgesetzt, die beiden Quellen sind nicht korreliert).$RMS(V_{total\ noise}) = \sqrt{4k(T_{an}R_{an}+T_{th}R_{th})\Delta\nu}$.

Daher wird die Johnson-Nyquist-Rauschtemperatur im Vergleich zur Hintergrund-EM-Rauschtemperatur um einen Faktor von unterdrückt$\frac{R_{th}}{R_{an}}$was typischerweise weniger als ein Hundertstel ist.

Jetzt können wir versuchen, die in der Übertragungsleitung gelieferte Rauschleistung abzuleiten:

$P = V_{delivered\ noise}^2/R_{line} =\left(\frac{R_{line}}{R_{line}+R_{an}+R{th}}\right)^2 4k(T_{an}R_{an}+T_{th}R_{th})\Delta\nu/R_{line}$

Für eine angepasste Antenne$R_{an}=R_{line}$somit:

$P = \left(\frac{R_{an}}{2R_{an}+R{th}}\right)^2 4k(T_{an}R_{an}+T_{th}R_{th})\Delta\nu/R_{an}$

und das gegeben$R_{th}\ll R{an}$:

$P \approx k(T_{an}+T_{th}\frac{R_{th}}{R_{an}})(1-\frac{R_{th}}{R_{an}}) \Delta\nu$.

Daher ist die Rauschtemperatur von erster Ordnung:

$T = T_{an}+(T_{th}-T_{an})\frac{R_{th}}{R_{an}}$