Puissance de Bruit Thermique

Formule

Description

Le bruit thermique de Johnson-Nyquist est le plancher de bruit fondamental généré par le mouvement thermique aléatoire des porteurs de charge dans tout élément résistif. C'est un bruit blanc (densité spectrale plate) et il est inévitable dans tout circuit à des températures supérieures au zéro absolu. La constante de Boltzmann k = 1,380649 × 10⁻²³ J/K relie l'énergie thermique à la température. À température ambiante (290 K), la densité spectrale de puissance de bruit est de -174 dBm/Hz, ce qui constitue la limite ultime de sensibilité de tout récepteur. Réduire le bruit sous ce plancher nécessite de refroidir le récepteur, comme cela se fait en radioastronomie.

Variables

• Pn — Puissance de bruit disponible (W)
• k — Constante de Boltzmann (1,38 × 10⁻²³ J/K)
• T — Température en kelvins (K)
• BW — Bande passante de mesure (Hz)

Notes pratiques

À 290 K : plancher de bruit = -174 dBm/Hz. Dans 1 Hz de bande : -174 dBm. Dans 1 kHz : -144 dBm. Dans 1 MHz : -114 dBm. Dans 20 MHz (WiFi) : -101 dBm. Tension de bruit aux bornes d'une résistance : Vn = √(4kTRBW). Une résistance de 10 kΩ à température ambiante génère environ 13 µV de bruit RMS dans une bande passante de 1 MHz.