Noise Temperature   잡음 온도

(2023-03-15)

Noise Equivalent Temperature, 잡음 등가 온도, Effective Noise Temperature, 유효 잡음 온도, Antenna Temperature, 안테나 온도


1. 잡음 온도

   ㅇ 완전한 `전파 흡수체` 또는 `흑체 복사체` 는,
      - 그 절대온도주파수 만에 비례하는 잡음전파를 흡수 또는 방사하게 됨

   ㅇ 만일, 잡음전파주파수가,  스펙트럼에 비해 작을 경우에,
      - 방사 전력 밀도는 순전히 온도에 만 비례하게 됨  (Rayleigh-Jeans의 법칙) 

   ㅇ 따라서, 잡음 강도를 흑체온도로써 등가화시켜 표현 가능 
      - 이것을 `잡음 온도`라고 함   (한편, `색 온도`도 이와 유사하게 정의됨)

   ※ 결국, 잡음 온도 이란?
      - 장치/회로/소자잡음 성능을, 감각적이고 단순한 온도 수치로써 평가하는 방법 임


2. 등가 잡음 온도 : Te = PN / k B [K]

   ㅇ (IEEE 표준 정의)  등가/유효 잡음 온도
      - To = 290 K(상온,常溫)을 기준 온도로하여 잡음원을 정의 
         . 즉, 상온 기준 온도에 준한 기준 잡음원를 기초로하여, 초래되는 모든 잡음에 대해, 
         . 이에 비교한 등가적인 온도로써 모델화시킨 것

   ㅇ (의미) 
      - 고려하고있는 잡음원과 같은 유효 잡음전력을 발생하는 열 잡음원의 열역학적 온도
         . 즉, 실제 물리온도가 아니라, 동일한 잡음 전력을 발생시키는 등가/유효 온도를 말함

   ㅇ (잡음 전력에 의한 잡음 온도모델화)
      - 단자간 잡음 전력과 같은 잡음 전력을 발생하는 열 저항(열잡음원)의 온도
        

      - 여기서, 
         . PN = k TN B [W] : 잡음원이 대역폭 B로 전달 가능한 최대 잡음 전력
            .. 즉, 잡음 전력은, 저항값과는 상관없이 `온도` 및 `대역폭`에 만 의존
         . TN = PN/kB [K] : 등가 잡음 온도         
         . k = 1.38 x 10-23 [J/K] : 볼츠만상수
         . B : 대역폭 [Hz]

   ㅇ (시스템 전체의 경우)
      - 장치 내부에서 발생된 잡음량을 환산한 온도 : TN
      - 장치 외부에서 입력된 잡음량을 환산한 온도 : To
         . 통상, To ≒ 290 K (실온)
      - 전체 시스템(안테나,증폭기 등)의 등가 잡음 온도 : Tsys = TN + To


3. 안테나 등에서, 잡음 온도측정잡음 온도를 미리 알고있는 전파 흡수체(복사체)를 소스로하여,
      - 대상 시스템에 연결하여 측정한 결과를 통해서 알 수 있음

   ㅇ 만일, 완전한 전파 흡수체가 아닌 경우,
      - 그 온도흡수율을 곱한 것이 잡음온도

잡음 특성
   1. 잡음 지수   2. 잡음 온도   3. 잡음 전압   4. 잡음 전력   5. 잡음 등가 대역폭   6. 진폭 확률 분포  


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