열잡음 (Thermal Noise) 전력 및 전압 계산

열잡음 (Thermal Noise)은 전기 전도체 내 전하 운반체의 진동으로 인해 발생하며 인가전압에 관계없이 온도에 정비례한다. 열잡음을 제거하는 것은 불가능하나, 작동 온도를 낮추거나 전기 회로의 저항 값을 줄여 낮출 수 있다. 

열잡음은 모든 전송 매체와 모든 통신 장비에서 발생하므로, 무선 통신 시스템에서 수신기와 통신 채널을 설계하려면 열잡음 전력을 아는 것이 필수적이다.

 

열 잡음 전력은 주변의 대역폭과 온도에 따라 달라지며, 구하는 식은 아래와 같다.

 

(식 1) P (W) = k*T*B

 

dBm 단위로 열잡음 전력을 표시할 수 있다.

 

(식 2) P (dBm) = 10*log₁₀ (1000*k*T*B) 

P : 열잡음 전력 (W or dBm)

T : 온도 (K)

B : 대역폭 (Hz)

k : 볼츠만 상수, 1.38064852 × 10^-23 (J/K)

 

위로부터  P (dBm) = 10 * log₁₀ (P (W)) + 30 의 관계를 가진다.

 

열전압은 저항기 내 전자의 열 운동에 의해 생성되는 전압 잡음이다. 열잡음 전압이라고도 하며, 온도와 직접적인 관련이 있다. 저항기의 열잡음 전압을 측정함으로써 간접적으로 온도를 측정하는 것이 가능하다.

 

열잡음 전압은 아래 식으로 구할 수 있다.

 

(식 2) V = SQRT (4RkTB)

V : 열잡음 전압 (V)

R : 저항 (Ohm)

T : 온도 (K)

B : 시스템 대역폭, System Bandwidth (Hz)

k : 볼츠만 상수, 1.38064852 × 10^-23 (J/K)

 

온도, T (K) :

대역폭, B (Hz) :

저항, R (Ohm) :

     

전력, P (dBm) :

전압, V (μV RMS) :