Ted jste se do toho zamotal, nemuzete scitat sumova napeti, ale sumove vykony (sumova napeti nejsou korelovana, takze nemohou byt "ve fazi"). Pak vyjde stejnou uvahou tech 4.77 dB.
To A.K.:
Vraťme se tedy k tzv. "Friisovu" vztahu pro obecnou definici šumového činitele (jakkoliv ho nemám rád (ten vztah) a pan H. T. Friis by kvůli tomu označení asi pěkně nadskakoval)
F = (Si/Ni)/(So/No) a budiž Ni = kT0, T0 = 290K => pracujeme tedy se standardním šumovým činitelem (Standard Noise Factor) a dosažitelnými spektrálními hustotami výkonu (tím nahraďte slovo šum dále).
Ve vašem (A.K.) modelovém případě dvou shodných zesilovačů můžeme na Si i So směle zapomenout (v celém řetězci stejné, neboť dosažitelná zesílení rovnají se 1) a snadno spočítat, že
1) standardní šumové číslo (Standard Noise Figure, NF) zesilovače 3 dB znamená aditivní šumový příspěvek zesilovače Na = kT0, neboť potom platí F = No/Ni = (Ni + Na)/Ni = (kT0 + kT0)/(kT0) = 2, resp. NF = 3 dB,
2) std. šumové číslo kaskády dvou takovýchto zesilovačů bude opravdu 4,77 dB, neboť:
a) šumové příspěvky obou zesilovačů budou shodné, Na1 = Na2 = kT0,
b) šum na výstupu prvého zesilovače bude No1 = Ni + Na1 = 2kT0,
c) šum na výstupu druhého zesilovače bude No2 = No1 + Na2 = 3kT0,
d) a konečně šumový činitel kaskády bude Ftot = No2/Ni = 3, resp. NFtot = 4,77 dB.
Pokud by vás trápilo, proč to není prostý součet (3 + 3)dB, pak vězte, že oba zesilovače sice mají standardní šumové číslo 3 dB, ale při výpočtu standardního šumového čísla kaskády musíte respektovat skutečnou velikost šumu na vstupu jednotlivých bloků. Sčítat tedy můžete, ale počínaje druhým blokem musíte sčítat aktuální provozní šumová čísla (Operating Noise Figure) jednotlivých bloků. Tedy v našem případě je provozní šumové číslo druhého zesilovače NFp = 10log10((3kT0)/(2kT0)) = 1,77 dB, a odtud celkové standardní šumové číslo kaskády jest (3 + 1,77) dB = 4,77 dB. Šumové číslo kaskády takovýchto zesilovačů jistě narůstá s rostoucím počtem zesilovačů v kaskádě, nikoliv však lineárně, ale s klesajícím přírustkem. Pro kaskádu nekonečného počtu zesilovačů jde k nekonečnu...
Těch 10 dBuV jsem zvolil jako "pěkné číslo" pro příklad, aby se s tím hezky počítalo. Nevycházelo to z reality. Pokud jsem to špatně napsal, že to z toho nevyplynulo a mohlo to někoho zmást, tak se omlouvám.
Pánové díky za podrobné objasnění, upřesnění, dovysvětlení. Dohledat by se to vše dalo a myslím, že se v tom také jinak orientuji, ale prostě v článku to takto dopodrobna rozebírat nešlo, nemělo by to smysl, čímž se to zkreslilo a vznikly tam tyto nedostatky, na které jste upozornili a vyjasnili je. Příště (pokud nějaké bude :-) )se budu snažit více skoloubit jednoduchost a detailní korektnost.
Hmm no tak to bude asi spíš o takovém starším názvosloví resp. jeho použití.
Osobně to beru tak, že je proud (elektronů, ale stejně ty se pohybují opačně ;-) ) a ten se vytvoří když je nějaké napětí (rozdíl potenciálů). Ale "napětí proudu" zní divně, nejednoznačně, a dle mne to mate.
"..dle Vás, by se odstup signál/šum průchodem dvěma stejnými zesilovači s jednotkovým zesílením nezhoršil o dvakrát 3dB (o jejich šumová čísla) ale "jen" o 4,77dB."
No musim trvat na svem. Bud pocitam se sumovym faktorem F=F1+(F2-1)/G1 nebo se sumovou teplotou T=T1+T2/G1. Sumova teplota "predstavuje pouze prirustek", proto F=1+T/T0 a T1=T0(F1-1).
"Napeti proudu se meri ve voltech." To nam rikal Ing. Zlamal na prednasce z elektroakustiky (VUT Brno asi tak 1970). A my jsme Mu verili, protoze kdyz rektor navstevoval osmiletku, On jiz byl odbornym asistentem (a zustal jim az do smrti...)
Zamereni a zpracovani clanku dobre. Ale jsou tam bohuzel chyby nejen numericke, ale logicke.
1) "udávána požadovaná vstupní hodnota napětí 40 až 60 dBuV" Chapu, ze to jsou pekne kulata cisla a je potreba zjednodusovat, ale lepsi by bylo uvest spravne hodnoty. Dle normy je pro "ceske" parametry minimalni signal -78 dBm a maximalni -35 dBm, tedy prijimac musi zpracovat signaly 31 dBuV az 74 dBuV.
2) K prikladu "Pro názornost jeden příklad, uvažujeme výstupní napětí z antény 45 dBuV, pro jednoduchost s úrovní šumu např. 10 dBuV."
Pominu fakt, ze pokud se jedna o tepelny sum, uroven by mela byt 3,6 dBuV, jak uz uvadi Komenski.
a) Jedna se o tepelny sum.
Bez zesilovace se utlumi signal, ale tepelny sum zustane. Proto se C/N po pruchodu 5dB kabelem zhorsi o 5 dB! Se zesilovacem se sumovym cislem 5 pak skutecne bude C/N na vystupu o 5 dB horsi.
b) Jedna se o jiny sum z anteny - ruseni apod. podstatne vetsi nez tepelny sum.
Bez zesilovace se utlumi v kabelu jak signal, tak sum. Pak plati, ze C/N se nezmeni. Ale se zesilovacem nedojde ke zhorseni o 5 dB, ale zhorseni C/N bude zadne nebo zanedbatelne!
Jinak receno a) a b) nemuze nastat soucasne tak jak je v clanku uvedeno.
"Z toho je hezky vidět, že šumové číslo se přičítá k původnímu poměru C/N." - Pozor, toto plati pouze, pokud je na vstupu jen tepelny sum.
hmm, termický šum odporu 75ohm/8MHz je cca 2,3dBuV, tj.1,3uV. Šum za prvním zesilovačem je o 3dB vyšší, tzn. 5,3dBuV (=1,84uV). O stejnou hodnotu musí narůst šum za druhým zesilovačem , tzn. o cca 0,54uV na 2,38uV, což jest 7,5dBuV. Šum tedy narostl celkem o 5,2dB, což je celkové šumové číslo a je to nepatrně víc než 4,77dB.
Jak jste přišel na 1+1+1 vůbec netuším.
Po těch letech to jde už jen velmi ztuha. A na korouhvičku otáčející se za větrem jsem stejně nikdy neměl. Jen pozoruji, že řada lidí babrající se v detailech, zapomíná na hlavní směr. Je to jedna z nemocí naší společnosti - máme přebytek (někdy vnucovaných a umně sesumírovaných) informací, neumíme si vybrat, co je podstatné a co již ne . Lkajeme nad cizími hroby, spekulujeme neznaje konkrétní obsahy a udáváme i když vlastně ani nemáme žádné důkazy. Místo k osobní zodpovědnosti voláme po kolektivním dohledu nad vším, přičemž k precisní regulaci se stejně nikdy nedostaneme. Po státu bychom chtěli nemožné (ať si na to půjčí u našich dětí a vnuků) a když už těžce vyberem nějaké ty daně, tak jen přihlížíme, jak si je pravolevá politická a ekonomická oligarchie rozebere, ač přímo či nepřímo. Jednou táhnem na Bělehrad, pak na Brusel a nic nám nikdy nebude dobré...
JAK
Možná by bylo od věci ještě názornější příklad: signál 45dBuV, kabel -5dB, DVB-T tuner s šum.číslem řekněmež 8dB, termický šum 3dBuV.
A. Varianta bez předzesilovače
Celkové šumové číslo soustavy je 8+5= 13dB, odstup s/š před demodulátorem (uvnitř receiveru)45-3-13= 29dB
B. Varianta s předzesilovačem G=12dB, Fš=3dB před přijímačem
Celkové šumové číslo je 3+5+cca2=10dB, odstup s/š= 32dB
C. Varianta s předzesilovačem na svorkách antény
Celkové šumové číslo je 3+cca4= 7dB, odstup s/š=35dB
Z čehož vyplývá, že pro jeden DVB-T přijímač nemá moc smysl instalovat předzesilovač před tímto přijímačem, ale pokud možno co nejblíže anténě. Zisk zesilovače by měl být trochu větší než útlum kabelu k přijímači, nadměrný zisk je zbytečný a často pak dělá problémy při přebuzení. Příkladem jsou různé pokojové antény s vestavěnými zesilovači až s 30dB ziskem, před kterými varuji, jelikož rozhodně nemohou univerzálně vyhovět.
Poněkud jiná je situace, má-li zesilovač kompenzovat útlum rozsáhlého rozvodu pro mnoho přijímačů.
Mějme dva zesilovače v kaskádě, každý s šumovým číslem 3dB(=2kTo) a ziskem 0dB (1).
Dle Vašeho výpočtu by celkové šumové číslo bylo 2+2-1=3kTo, což je 4,77dB přesně. Jinými slovy, dle Vás, by se odstup signál/šum průchodem dvěma stejnými zesilovači s jednotkovým zesílením nezhoršil o dvakrát 3dB (o jejich šumová čísla) ale "jen" o 4,77dB. To zcela jistě není pravda a není třeba se o to dále přít. Chyba se vloudí...
Je pravdou,že příslušná studia jsem absolvoval již velice hodně dávno, ale přesto i praktická měření na spektrálním analyzátoru ukazují hodnoty vyšší,blížící se spíše mému "jednoduššímu" výpočtu.
Vycházel jsem z trochu jiné úvahy - náhradní schéma dvou zesilovačů s jednotkovým zesílením je sériové spojení "šumícího vstupního odporu" a dvou stejných generátorů šumu (jelikož oba zesilovače jsou stejné).
Naštěstí rozdíly nejsou podstatné a zcela jistě nesnižují hodnotu závěrů, které jsme z toho vyvodili.