Cómo amplificar una señal muy pequeña

Estoy tratando de envolver mi mente en señales muy pequeñas; lo que significan y cómo amplificarlos.

Por ejemplo, aquí hay una captura de pantalla de mi teléfono celular. Observe que el nivel de la señal recibida es -97dBm. Aparentemente, esto es bastante estándar para una señal de teléfono celular.

señal celular

Entonces, según mis cálculos, -97dBm es aproximadamente 0,1 picovatios de potencia. Eso parece una cantidad muy pequeña de energía. ¡Y me refiero a muy pequeño!

Tiendo a pensar en términos de mi laboratorio de física de la universidad en el que teníamos 5v suministrando 1A de corriente en una bombilla. O algo así, por lo que recuerdo. Cuando esa potencia desciende de la antena receptora y entra en el amplificador, ¿qué "ve" el amplificador? ¿Un potencial de voltaje muy pequeño? Parece tan pequeño que me cuesta entender el concepto.

Ahora, ¿cómo se amplifica? Estaba mirando algunos amplificadores simples de bajo ruido (LNA), NXP BGU7003, para hacer un circuito simple que amplifique la señal. Planeaba usar la nota de la aplicación para este chip como ejemplo.

¿Hay una manera discreta de hacer esto? ¿Dónde buscaría para obtener más información sobre el diseño del circuito de algo como esto? ¿No se "perdería" una pequeña señal de RF de potencia como esta en el ruido de un LNA?

Estoy tan perplejo por esto. Así que cualquier ayuda/percepción es muy apreciada.

-brad w.

Filtrado pesado antes de la amplificación. Los resonadores sintonizados y los heterodinos, ambos pueden emularse con software y un buen adc para frecuencias razonables, pero normalmente sintoniza componentes analógicos (discretos o de otro tipo) como un filtro.
cual es la señal de entrada? Una señal de GPS rondará los -130 dB, pero debido a su naturaleza (código C/A y modulación) se puede llevar por encima del nivel de ruido una vez superada adecuadamente con el ruido de entrada con PRN...

Respuestas (1)

El piso de ruido térmico viene dado por kTB (vatios) donde k es la constante de Boltzmann , T la temperatura en Kelvin y B el ancho de banda de la señal.

Este ruido a temperatura ambiente para una señal de ancho de banda de 25 kHz es de aproximadamente -130 dBm.

El ruido a la salida de cualquier amplificador receptor es el ruido térmico , más la cifra de ruido del amplificador en dB, más la ganancia del sistema en dB.

Hay otras fuentes de ruido , pero a los efectos de esta respuesta no están incluidas.

Lo que necesitamos lograr es un amplificador donde el ruido total del sistema esté por debajo del nivel de la señal de entrada.

En las comunicaciones de RF, el nivel de la señal es realmente muy bajo (como ya ha descubierto), por lo que usamos LNA (que realmente están ampliamente disponibles ) y combinamos una figura de ruido muy baja con una ganancia razonable.

Estos amplificadores se utilizan para llevar la señal a un nivel en el que se puede realizar otro procesamiento (como heterodino , conversión directa y AGC , por mencionar solo 3 de las diversas posibilidades).

HTH

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