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Rumore termico RF: rumore Johnson-Nyquist

Rumore termico RF: rumore Johnson-Nyquist


Il rumore termico è sempre presente nei circuiti elettronici ed è una delle principali fonti di rumore.

Nei circuiti RF, è spesso un parametro critico, specialmente per i circuiti del ricevitore front-end in cui sono parametri di progettazione chiave.

Nozioni di base sul rumore termico

Il rumore termico viene indicato utilizzando una varietà di nomi. Il rumore termico è il più utilizzato, ma può anche essere chiamato rumore di Johnson-Nyquist, rumore di Johnson o rumore di Nyquist. Questo rumore ha ottenuto i suoi vari nomi perché questo rumore è stato rilevato e misurato per la prima volta da John B. Johnson nel 1926, e successivamente spiegato da Harry Nyquist - entrambi erano Bell Labs e lavoravano insieme.

Il rumore termico viene generato come risultato dell'agitazione termica dei portatori di carica che sono tipicamente elettroni all'interno di un conduttore elettrico. Questo rumore termico si verifica effettivamente indipendentemente dalla tensione applicata perché i portatori di carica vibrano a causa della temperatura. Questa vibrazione dipende dalla temperatura: maggiore è la temperatura, maggiore è l'agitazione e quindi il livello di rumore termico.

Il rumore termico, come altre forme di rumore, è di natura casuale. Non è possibile prevedere la forma d'onda e quindi non è possibile ridurre gli effetti mediante cancellazione o altre tecniche simili.

Rumore termico nei circuiti

Il rumore termico appare indipendentemente dalla qualità del componente utilizzato. Il livello di rumore dipende solo dalla temperatura e dal valore della resistenza.

Pertanto gli unici modi per ridurre il contenuto di rumore termico sono ridurre la temperatura di funzionamento, o ridurre il valore delle resistenze nel circuito.

Possono essere presenti anche altre forme di rumore, pertanto la scelta del tipo di resistore può avere un ruolo nella determinazione del livello di rumore complessivo poiché i diversi tipi di rumore si sommano.

Oltre a questo, il rumore termico è generato solo dalla parte reale di qualsiasi impedenza, cioè la resistenza. La parte immaginaria non genera rumore.

Il rumore termico è uno dei principali fattori limitanti in numerose aree. In particolare limita la sensibilità dei ricevitori radio perché c'è un rumore di fondo al di sotto del quale non è possibile procedere. Alcune tecniche di ricezione sono in grado di fornire la ricezione del segnale al di sotto del rumore di fondo, ma la velocità dei dati e altri fattori potrebbero essere limitati. È quindi utile poter calcolare il rumore per una data istanza.


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