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नॉइज़ फिगर

नॉइज़ फैक्टर (F, रैखिक)	1.9953

नॉइज़ फिगर क्या है?

नॉइज़ फिगर (NF) इस बात का माप है कि कोई कंपोनेंट या सिस्टम उसमें से गुज़रने वाले सिग्नल के सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो (SNR) को कितना घटा देता है। इसे डेसिबल (dB) में दर्शाया जाता है और RF व माइक्रोवेव इंजीनियरिंग में एम्प्लिफायर, मिक्सर और पूरी रिसीवर चेन की विशेषताएँ बताने के लिए इसका व्यापक उपयोग होता है। कम नॉइज़ फिगर का मतलब है ज़्यादा शांत और ज़्यादा संवेदनशील सिस्टम।

एम्पलीफायर ब्लॉक जो इनपुट पर अधिक SNR और आउटपुट पर घटा हुआ SNR दिखाता है — नॉइज़ फिगर मापता है कि कोई स्टेज अपने इनपुट और आउटपुट के बीच सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात को कितना घटाता है।

इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें

पहले एक मोड चुनें। From SNR मोड में इनपुट और आउटपुट SNR को dB में दर्ज करें — नॉइज़ फिगर बस इन दोनों का अंतर होता है। Cascade मोड में स्टेज 1 का नॉइज़ फिगर और गेन तथा स्टेज 2 का नॉइज़ फिगर (सभी dB में) डालें; यह टूल Friis फॉर्मूला लगाकर दो-स्टेज चेन का संयुक्त नॉइज़ फिगर निकाल देता है।

फॉर्मूला समझें

नॉइज़ फैक्टर F, इनपुट SNR और आउटपुट SNR का रैखिक (linear) अनुपात होता है। नॉइज़ फिगर इसका डेसिबल रूप है: $$\text{NF(dB)} = 10\cdot\log_{10}(F)$$ dB में काम करते समय SNR के अनुपात घट जाते हैं, इसलिए $$\text{NF} = \text{SNR}_{in} - \text{SNR}_{out}$$ कैस्केड स्टेज के लिए Friis समीकरण लागू होता है: $$F = F_1 + \frac{F_2-1}{G_1} + \frac{F_3-1}{G_1 G_2} + \ldots$$ जहाँ F और G के मान रैखिक होते हैं (dB से बदलने के लिए $F = 10^{\text{NF}/10}$ और $G = 10^{\text{Gain}/10}$)। चूँकि पहले स्टेज के नॉइज़ को किसी से विभाजित नहीं किया जाता जबकि बाद के स्टेज को पहले के गेन से विभाजित किया जाता है, इसलिए पहला एम्प्लिफायर ही सिस्टम के नॉइज़ फिगर पर सबसे ज़्यादा असर डालता है।

दो कैस्केडेड RF स्टेज, प्रत्येक पर गेन G और नॉइज़ फैक्टर F अंकित — फ्रिस समीकरण कैस्केडेड स्टेजों के गेन और नॉइज़ फैक्टर को मिलाकर कुल नॉइज़ फैक्टर बनाता है।

हल किया हुआ उदाहरण

स्टेज 1: $\text{NF}_1 = 1\ \text{dB}$, $G_1 = 15\ \text{dB}$। स्टेज 2: $\text{NF}_2 = 4\ \text{dB}$। बदलने पर: $F_1 = 10^{0.1} \approx 1.2589$, $F_2 = 10^{0.4} \approx 2.5119$, $G_1 = 10^{1.5} \approx 31.623$। तब $$F = 1.2589 + \frac{2.5119-1}{31.623} \approx 1.3067$$ जिससे $$\text{NF} = 10\cdot\log_{10}(1.3067) \approx 1.163\ \text{dB}$$ 15 dB के पहले-स्टेज गेन की वजह से 4 dB वाले दूसरे स्टेज का असर लगभग नगण्य रह जाता है।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

अच्छा नॉइज़ फिगर कितना होता है? लो-नॉइज़ एम्प्लिफायर के लिए 1–2 dB से कम मान बेहतरीन माने जाते हैं; रिसीवर इससे ज़्यादा भी सह सकते हैं।

पहला स्टेज सबसे ज़्यादा मायने क्यों रखता है? Friis फॉर्मूला हर बाद वाले स्टेज के योगदान को उसके आगे जमा हुए कुल गेन से विभाजित कर देता है, इसलिए अधिक गेन और कम NF वाला पहला स्टेज आगे आने वाले नॉइज़ को दबा देता है।

क्या NF नकारात्मक हो सकता है? नहीं। कोई भी पैसिव सिस्टम हमेशा कुछ न कुछ नॉइज़ जोड़ता है, इसलिए $\text{NF} \geq 0\ \text{dB}$ ($F \geq 1$) रहता है।

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