는 실제 입력에 존재하는 열잡음(kTB)에 비해 측정된(또는 시스템이 만드는) 전체 잡음이 얼마나 더 큰가를 나타냅니다.
은 측정된 입력 기준 전체 잡음 전력(대역폭 B)이고,
이다.
②ADC의 Noise Figure 계산 예제
ADC 입력 신호 전력 (50Ω 기준)
FFT로 측정한 SNR = 70 dB (해당 FFT/윈도우로 계산된 값)
대역폭
ADC의 노이즈 전력:
열잡음 (kTB):
NF:
→ 이 시스템(ADC+전단)은 24 dB NF.
입력 신호이외에 ADC가 열잡음보다 24dB 더 많은 잡음을 만든다는 말임.
※ 이상적인 열잡음 전력
표준식:
※ ADC의 노이즈 전력 계산(dBm)
측정된 SNR (dB)과 입력 신호 전력
으로 계산
③ADC의 NF는 대역폭에 따라 달라지는가?
ADC(Analog-to-Digital Converter)의 Noise Figure(NF)는 대역폭에 따라 달라질 수 있다.
예: 같은 ADC에서 측정 BW가 달라지면 SNR이 변화
측정 BW
SNR 결과 경향
100 MHz
노이즈 파워 ↑ → SNR ↓ → NF ↑ (더 나빠짐)
10 MHz
노이즈 파워 ↓ → SNR ↑ → NF ↓ (더 좋아짐)
1 MHz
더욱 SNR 개선
즉 대역폭을 줄이는(filtering/decimation) 경우 NF가 개선됨.
ADC Noise Figure는 관측 대역폭이 넓어질수록 악화됨. (Noise density는 같아도 Noise power는 BW에 비례해서 증가
④ADC의 입력 termination 임피던스에 따라 입력 전력이 달라지는 것인가?
ADC 입력에 어떤 저항값으로 달아두었는가에 따라 ADC가 실제로 받는 전력은 달라집니다.
예시) 입력 저항을 달아서 ADC의 입력을 RF 시스템과 매칭한 경우
보통 RF 시스템은 50Ω 기준으로 설계됨
소스(50Ω) → 케이블(50Ω) → 부하(50Ω)
I.매칭 상태
전력이 최대로 전달
반사(리턴로스) 최소 → SNR/측정 정확도 좋음
예시) 저항 없이 ADC의 입력을 그대로 RF 시스템과 연결한 경우
ADC는 보통 고임피던스임
예: ADC 입력 임피던스 = 1 kΩ
50Ω 소스 → 1kΩ 부하(ADC)
문제:
전력이 거의 전달되지 않게 되며, 반사파가 생김.
입력 신호 + 반사신호 -> 전압이 왜곡 됨.
따라서 ADC가 읽어야 하는 전압 파형이 원신호와 다름
시스템 전체가 50Ω 기준이면, ADC 입력도 50Ω로 보이게(종단) 해야 RF 신호가 ADC에 전달될 때 반사파가 생기지 않음.
⑤오해! ADC 입력에 50옴 종단 저항을 달면, RF 신호의 전력은 저항에만 전달 되는 것이므로, ADC에는 신호가 전달 안되는 것 아니야?
50Ω 종단은 입력된 RF 신호의 전력을 소모하는 것은 맞다. 하지만 ADC는 전력을 읽는 것이 아니라, 전압값을 읽는 부품이다. 50옴 양단에 걸린 전압은 그대로 ADC에도 똑같이 걸린다. ADC의 입력에 저항을 추가하여, 임피던스 매칭을 시켜야, ADC는 신호를 정상적으로 측정할 수 있다
ADC 입력은 보통 고임피던스(예: 수 kΩ~MΩ)임. 50Ω 종단을 병렬(parallel)로 달면:
ADC 입력단 = 50Ω // 고임피던스 ≈ 50Ω
RF 입력신호는 다음과 같이 두 경로에서 소모된다.
소스 → 50Ω 케이블 → [ 병렬 : (50Ω 종단 + ADC 입력 ) ]
50Ω 종단 → 대부분의 전력 소비(정합 유지 역할)
ADC 입력 → 아주 적은 전력 소비(측정 역할)
🔑핵심 개념
📌ADC는 전력을 많이 먹지 않아도, 전압 신호만 정확하게 읽으면 된다 즉 ADC가 해야 할 일은 전력 소모가 아니라 전압 샘플링
RF 시스템에서는 전압이 동일하게 전달됨
임피던스 매칭이 되어 있으면:
케이블 끝에서 전압 반사가 없이
원래 의도한 전압이 ADC 단에 형성됩니다
➡비록 종단 저항이 전력을 대부분 소비하지만 ➡ ADC 입력단의 전압은 그대로 전달됨 → 정상 동작
I.RF신호전력이 0dBm이고, 입력 저항이 다르다면 ADC가 읽는 전압은 어떻게 변하는가?
0 dBm = 1 mW.
ADC에 입력 저항이 50옴이라면, 전력 전달은 50Ω 종단에서 소모 ADC가 읽는 전압은 약 0.223 Vrms
