RF 잡음(Noise) 관련 용어정리(SNR, NF, ppm단위)

이번 시간에는 Noise(잡음)에 대해 알아보겠습니다.

 

잡음이란 내가 원하는 신호 이외의 의도하지 않은 신호 성분을 뜻합니다.

잡음이란 말은 너무 광범위하고 대중적으로도 사용되기 때문에 RF에서 잡음을 이해하려면

잡음의 종류에 따라 그 의미를 파악하는 것이 더 중요합니다.

 

 

※간단한 용어정리

DUT(Device Under Test) - 테스트나 Calibration을 하게 되는 기기 또는 장비라는 뜻입니다.

Thermal Noise(열잡음) - 도체나 저항성 소자에서 전자의 열적 불규칙 운동에 의해 발생되는 잡음을 말합니다.

White Noise(백색 잡음) - 모든 주파수 대역에 고르게 퍼져있는 형태의 잡음을 의미합니다.

                                 제거될 수 없는 잡음입니다. 열잡음으로 불리기도 합니다.

  → 열잡음과 백색 잡음은 같은 거라고 생각하시면 됩니다.

 

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1. SNR(Signal to Noise Ratio: 신호대 잡음비)

시스템에서 잡음의 영향이나 수준을 알아보기 위한 지표로 많이 사용됩니다.

아무리 장비의 Gain이 높아서 출력이 높게 나온다고 해도

인접 신호 잡음이 많이 나온다면 신호를 구분하기 어렵게 됩니다.

그래서 내가 원하는 신호와 잡음이 얼마나 차이가 나는지 비율로 나타낸 지표입니다.

SNR은 크면 클수록 좋습니다.

SNR

 

2. NF(Noise Figure: 잡음 지수)

특정 소자, 회로 또는 시스템의 입력 SNR 대 출력 SNR의 비를 의미합니다.

Noise Figure

 

능동 소자나 회로에서 증폭이나 변환 작용을 하게 되면 소자 내부에서

열잡음 등이 발생하여 그것을 통과하는 신호에 잡음을 부가시키게 됩니다.

NF는 그 잡음의 부가 정도가 얼마나 증가했는지를 나타내며 작을수록 좋은 값입니다.

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잡음지수 비교

장비에 입력 신호가 들어가고 증폭된 출력 신호가 나오는 특정 상황을 가정해 보겠습니다.

DUT1은 입력 신호의 신호와 잡음이 골고루 증폭되었지만 DUT2는 잡음이 많이 증폭되어 나와서 출력 신호의 SNR이 안 좋아졌죠.

 

NF는 주로 잡음이 많이 포함된 미약한 신호를 수신해야 하는 수신단에서 중요한 개념이며,

그중에서도 수신단에서 처음 신호를 증폭시키는 LNA에서 가장 중요합니다. (LNA는 나중에 한번 다루도록 하겠습니다.)

 

 

3. Noise factor(nf, F)

Noise factor는 Noise Figure와 같은 의미입니다.

Noise Factor

Noise Figure는 dB값으로 나타낸 것이고 Noise factor는 그냥 입, 출력 SNR을 나눈 값을 말합니다.

어떤 장치를 통과하면서 부가되는 잡음의 양을 나타내는 지표로 잡음 지수와 동일한 의미입니다.

 

 

4. Frequency Stability(주파수 안전성)

해당 지표는 잡음을 나타낸다고 할 수는 없지만 알아두면 좋은 지표라서

정리하고 넘어가겠습니다.

 

Frequency Stability은 온도 변화, 전압 변화, 출력 부하 변화 및 장비 노화와 같은 외부 조건으로 인한 장비의 출력 주파수 변화 정도를 나타내는 지표입니다. 일반적으로 ppm이나 ppb로 표현이 됩니다.

 

• ppm(parts per million) - 백만분의 일
• ppb(parts per billion) - 십억 분의 일

 

1ppm은 Center Frequency에서 1/10^6 부분을 의미합니다.

예를 들면 출력 주파수가 1 MHz(1000000Hz)이고 주파수 안정성이 8ppm일 때

주파수의 Up/Down range가 8Hz라는 의미입니다.

 

이상으로 오늘의 포스팅은 마무리하겠습니다.

 

 

매일 1을 쌓아가는 삶으로 복리 성장의 기적을 만들어봅시다.
- RF열정무한-