一陸特 令和7年10月 無線工学(A)問6

問題

雑音指数についての記述として、正しいものを下の番号から選べ。

1. 雑音が連続性雑音であるとき、その平均レベルをいう。
2. 自然雑音、人工雑音などで空間に放射されている電波雑音の平均強度をいう。
3. 低雑音増幅回路の入力に許容される雑音の程度を示す値をいう。
4. 増幅回路や四端子網において、入力の信号対雑音比(S_i/N_i)を出力の信号対雑音比(S_o/N_o)で割った値{(S_i/N_i)/(S_o/N_o)}をいう。

解答

4

解説

熱雑音、雑音電力

どのような回路や伝送路でも、ノイズ(雑音)が発生します。これはブラウン運動といって、どんな抵抗でも、絶対温度が0でない限り、その内部で電子が不規則に振動しまうことに起因しています。

これを総称して熱雑音、または単に雑音といっています。

雑音電力P_n[W]は下記の関係式を持つことが知られています。

$$\begin{eqnarray} P_n=kTB \end{eqnarray}$$

ここで、kはボルツマン定数 1.38×10^-23 [J/K]、Tは絶対温度 T=[℃]+273.15 [K]、Bは帯域幅[Hz]を表します。

※雑音電力は、本によっては、P_n=4kTBと表記される場合もあります。

また、増幅器の入力信号と出力信号を比較したとき、どのくらいSNが劣化するかを示した値を雑音指数(Noise Factor、NF；エヌエフ)と言います。

NFは下記式で求められます。

$$\begin{eqnarray} NF&=&10\log_{10}\frac{S_i/N_i}{S_o/N_o} \\ &=&10\log_{10}\frac{N_o}{GkTB} \end{eqnarray}$$

ここでGは増幅器での増幅率を表します。