┘
Ruis bevat alle frequenties
Ruis horen wij als zend - of luisteramateur liever niet.
Hoewel, als wij een nieuwe ontvanger hebben gekocht, en we krijgen er met geen mogelijkheid geluid uit, dan zijn we toch best blij als we op een gegeven moment een knopje hebben gevonden en wel de ruis horen.
Wat is ruis eigenlijk?
Ruis is een willekeurige variatie in een signaal.
Ruis is niet reproduceerbaar en heeft oncontroleerbare variaties die op toeval berusten.
Hiernaast zie je een grafische voorstelling van witte ruis.
Witte ruis heeft een amplitude die in het hele spectrum gelijk is.
Pink noise, oftewel roze ruis, daarbij neemt de amplitude bij het hoger worden van de frequentie af, de hogere frequenties zijn minder sterk.
Blauwe ruis, daarbij neemt de amplitude bij het hoger worden van de frequentie juist toe, je hoort de hoge frequenties sterker.
Witte, roze en blauwe ruis zijn uitdrukkingen uit de audiowereld, in de radiowereld hebben wij met andere ruisjes van doen.
Thermische Ruis
Overal waar stroom doorgaat, zal ruis ontstaan.
De ruis ontstaat doordat de ladingdragers in het onderdeel dat geleid niet allemaal dezelfde banen volgen.
De elektronen volgen niet allemaal precies dezelfde weg.
Je kunt het vergelijken met waterdruppels die in een waterstroom door een dikke buis gaan. De ene waterdruppel zal rechtstreeks naar beneden gaan, de andere waterdruppel weerkaatst misschien wel tegen de wand van de buis en legt een andere en langere weg af.
Ook bij watervallen en in de branding van de zee treedt dit verschijnsel op, omdat niet alle druppels via dezelfde weg van a naar b gaan, ontstaat er ruis.
Bij elektronen is dit net zo, hierdoor ontstaat er voortdurend een zeer kleine verandering in de elektrische stroom.
De beweging van de ladingdragers is afhankelijk van de temperatuur, hierbij hoort de formule die hieronder staat:
formule ruis 1
UN = Ruisspanning
k = constante van Boltzmann, 1,38 × 10-23 Joule per graad Kelvin
T = Temperatuur in Kelvin
B = de bandbreedte in Hertz
R = de weerstand in Ohm
De constante van Boltzmann kun je beschouwen als een gegeven.
Wil je er meer over weten lees dan op wikipedia voor verdere uitleg
Kelvin is een temperatuur aanduiding. De schaal van Kelvin begint bij 0 kelvin, dat is het absolute nulpunt. Kouder dan 0 kelvin kan het nergens in ons universum worden. 0 kelvin komt overeen met -273 graden Celsius. 0 graden Celsius is 273 kelvin.
Tijdens een warme dag waarop het 27 graden Celsius is, is het 300 kelvin.
Het ruisvermogen in een bepaalde bandbreedte rekenen wij uit met
Deze formule moet je kennen voor het examen
PN = ruisvermogen
k = constante van Boltzmann, 1,38 ×10-23
T = temperatuur in Kelvin (niet in graden Kelvin)
B = bandbreedte in hertz
Het ruisvermogen is evenredig met de temperatuur en de bandbreedte.
Het ruisvermogen is niet afhankelijk van de ohmse waarde
Als wij het ruisvermogen per Hertz willen uitrekenen, kunnen wij de bandbreedte weglaten, we krijgen dan:
Het ruisvermogen per Hz bandbreedte is bij onze omgevingstemperaturen een natuurlijk gegeven en ligt op -174dBm.
Even een rekenvoorbeeldje:
We gaan het ruisvermogen in een weerstand onder onze omgevingstemperatuur berekenen (20 °C) voor een doorlaatband van 2400 Hz.
Als dit gesneden koek voor je is kun je waarschijnlijk de lessen rekenen en wiskunde overslaan.
Mocht het je allemaal gaan duizelen neem dan de lessen rekenen en wiskunde door.
De reden waarom wij het rekenen hier niet behandelen is dat het voor cursisten die de wiskunde wel goed beheersen als een hinderlijke tijdsvertraging kan worden ervaren.
Mocht je het rekenen en wiskunde op mbo / hbo niveau niet (meer) machtig zijn neem dan eerst de lessen in hoofdstuk 13 door.
Wel een wat moeilijk formaat om mee te werken.
Daarom gaan we een omzetting doen naar de milliwatt en in dB oftewel dBm.
Een mW = 0 dBm
komt overeen met 220 mV over 50 ohm.
P (in dBm) = 10 Log ( 9,7 x 10-15 ) = -140 dBm
Vergeet niet het vermogen om te zetten van Watt naar mW.
Dat is de reden dat in het eerste voorbeeld 9,7 10-18 en in het tweede 9,7 10-15 staat , we gingen van Watt naar miliWatt.
Alles wat zwakker is dan -140 dBm zal niet hoorbaar zijn en verdwenen zijn in de ruis.
Dit komt omdat het natuurlijk ruisniveau in een component, bijvoorbeeld een weerstand, niet beter kan zijn.
Verder zijn er naast de thermische ruis ook nog de kosmische ruis, atmosferische ruis en faseruis, dit behandelen wij verder in de cursus, evenals de signaal/ruis verhouding.
Tot 2017 zijn er nog geen vragen op het examen over bovenstaande stof geweest, maar het staat wel in de exameneisen.
Het kan zomaar zijn dat er wel opeens een nieuwe vraag over deze stof opduikt in het examen.
Atmosferische ruis
Atmosferische ruis is overheersend op frequenties onder 20 MHz en vindt zijn oorsprong in de atmosfeer.
De heftigste vorm van atmosferische ruis wordt veroorzaakt door bliksemontladingen.
Als wij een ontlading hebben in onze regio dan is dit goed te horen op de kortegolf-banden.
Echter, er vinden over de hele wereld circa 100 ontladingen per seconden plaats, en samen veroorzaken deze het grootste deel van de atmosferische ruis.
Man made noise
Man made noise vindt zijn oorzaak bij de mens.
Apparaten veroorzaken zogenaamde "elektro smog".
Dit kan zo danig ernstig zijn dat de zendamateur op de kortegolf-banden niets meer kan ontvangen.
