잡음 (noise)

정의상 가정	에너지
내용상 가정
공식
단위
응용	ferromagnetic resonance (FMR)

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전자 기기를 만드는 사람들이나 실험을 하는 모든 사람들은 모두 잡음에 민감합니다.

점점 측정 대상의 크기는 작아지며, 신호의 빠르기도 커져 굉장히 미약한 환경변화에도 굉장히 민감하게 되었습니다.

본 포스팅에서는 대체적인 잡음의 원인과 이들의 해결하는 과정에대해 간단하게 다루겠습니다.

잡음이라 규정내릴 수 있는 것은 반복 실험을 했을때 동일한 경향이 보이지 않는 신호입니다. 즉 재료내의 전하가 Random하게 움직이는 것으로 발생 됩니다.

기본적으로 분류된것으로,

1. Thermal noise(열잡음, Johnson, Nyquist noise) : 전하의 열 진동

2. Shot noise(산탄잡음) : 전하의 Randomfluctuation

3. Flicker noise : 입력 신호의 주파수와 반 비례하는 잡음

4. Plasma noise : 전기 접촉부에서 플라즈마, 전리층 방전과 같은 이유로 이온화된 기체에서 전하의 불규칙한 운동

5. Quantum noise : 전하와 photon이 양자화

가 있습니다. 1번에서 내려갈수록 점점 잡음의 크기정도는 줄어듭니다.

열에 관련된 잡음 많은데, Planck 흑체 복사 법칙에서 유도한 Rayleigh-Jeans 근사식을 참조한다면, 시스템의 대역폭을 B [Hz], 저항을 R [Ohm], 절대온도를 T [K]라 한다면, noise전압은

입니다.

사실 아주 높거나 낮은 주파수에서는 이 근사식은 성립할 수 가 없어

를 사용해야 합니다. 이떄 f는 주파수 [Hz]입니다.

잡음을 나타내는 지수가 있는데, 바로 Signal to noise ratio : SNR이라는 것이 있습니다.

단순하게 입력신호와 출력신호를 비교하는 것인데, 입력신호 전력을 Si, 입력 잡음전력을 Ni라 하고, 출릭신호 전력과 출력 잡음전력을 각각 So, No라 한다면, 잡음지수 F는

입니다. 여기서 입력 잡음전력을 어떻게 알아?? 라고 하실 수 도 있겠으나 상온 290K에서는 Ni=kTB에 의해 어느정도 값이 나옵니다.

추후 더 정확한 물리적 설명과 공식을 추가하겠습니다.

읽어주셔서 감사합니다!