Soroll tèrmic
En telecomunicacions i altres sistemes electrònics, es denomina soroll tèrmic o soroll de Johnson-Nyquist al soroll produït per l'agitació dels portadors de càrrega (normalment electrons) dintre d'un conductor elèctric a temperatures superiors a 0 K o zero absolut (–273.15 °C). Segons el Tercer Principi de la termodinàmica, no és possible extreure tota l'energia d'un sistema físic i per tant, el soroll tèrmic és inevitable; a més, és independent de l'aplicació de qualsevol voltatge. Es tracta d'un soroll blanc, és a dir, uniformement distribuït en l'espectre de freqüències. L'amplitud del seu senyal té una funció densitat de probabilitat molt propera a la Gaussiana.
Aquest soroll va ser mesurat per primera vegada per John B. Johnson als laboratoris Bell l'any 1928.[1] Harry Nyquist donà l'explicació per aquest fenomen.[2]
La densitat de potència de soroll, expressada en W/Hz, ve donada per:
- <math>n_0 = k \cdot T </math>
on:
- k = Constant de Boltzmann
- T = Temperatura en Kelvin
En comunicacions, és freqüent expressar les potències en escala logarítmica en relació a 1 mW (dBm), assumint una impedància de 50Ω. Amb aquestes convencions, la potència de soroll tèrmic total en una amplada de banda <math>BW</math> i a temperatura estàndard (25ºC) es calcula:
- <math>
P_\mathrm{dBm} = -174 + 10\ \log(BW) </math>
on <math>P</math> s'expressa en dBm i <math>BW</math> en Hz.
Referències
- ↑ J. Johnson, "Thermal Agitation of Electricity in Conductors", Phys. Rev. 32, 97 (1928) – l'experiment
- ↑ H. Nyquist, "Thermal Agitation of Electric Charge in Conductors", Phys. Rev. 32, 110 (1928) – la teoria