قطعا شما در زندگی روزمره خود از واژه نویز استفاده می کنید.

مثلا هنگامی که گوشی موبایل شما کنار اسپیکر یا همان بلندگوی روشن باشد و
موبایلتان زنگ بخورد صدا های مزاحمی از اسپیکر ها به گوشتان می رسد و اصطلاحا می گویید “موبایل روی اسپیکر نویز می اندازد”.

اما واقعا نویز چیست؟

ما در این نوشته می خواهیم به صحبت درباره این اختلالات بپردازیم.

برای آشنایی با این موضوع در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.

مقدمه noise

1# تعریف نویز

هنگامی که یک فرستنده با یک گیرنده در ارتباط باشد،
برای انتقال پیام از فرستنده به گیرنده از سیگنال ها استفاده می شود.

نویز (Noise) به فارسی (اختلال) به معنی انرژی نامطلوب و مزاحمی است که به سیگنال (Signal) های اصلی وارد شده و
موجب تغییر شکل یا ایجاد اختلال در سیگنال می شود.

در واقع نویز یعنی هر سیگنال ناخواسته ای که سیگنال مورد نظر ما را دچار اعوجاج یا تغییرات نامطلوب می کند.

منظور از سیگنال ها می تواند هر نوع سیگنالی از جمله سیگنال نوری، صوتی، تصویری، الکتریکی و… باشد.

برای مثال اختلال در گیرنده های تلویزیونی سبب ایجاد برفک و تصویر نامفهوم می شود یا
در سیستم های رادیویی اختلال در سیگنال باعث ایجاد صداهای ناهنجار می گردد.

تعریف نویز-تلویزیون

به طور کلی ممکن است اختلال در هنگام ضبط، ذخیره سازی، انتقال، پردازش یا تبدیل سیگنال ایجاد شده و با آن منتقل شود.

اختلالات می توانند هیچ اطلاعاتی همراه خود نداشته باشند و
حتی برای ایجاد مزاحمت ساخته شده باشند.

هر چه سیگنال اصلی ضعیف تر باشد، اختلال بیشتر می تواند روی آن تاثیر بگذارد و
باعث نامفهوم شدن آن سیگنال شود.

در تصویر زیر می توانید تفاوت نویز و سیگنال و تاثیر اختلالات بر سیگنال را مشاهده کنید.

تعریف نویز

2# انواع نویز

در علوم مهندسی این اختلال ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

  • نویز خارجی (External Noise)
  • نویز داخلی (Internal Noise)

در ادامه به توضیح اختلال های داخلی و خارجی خواهیم پرداخت.

1-2# noise خارجی

نویزهای خارجی آن دسته از اختلال ها هستند که توسط یک منبع خارجی تولید می شوند و
روی سیگنال ها تاثیر می گذارند.

اختلال های خارجی خود به سه نوع تقسیم می شوند:

  • نویز جوی یا اتمسفری (Atmospheric noise): این اختلال ها به نویز های ساکن (static noise) نیز مشهورند که
    بر اثر تخلیه الکتریکی در هنگام رعد و برق یا سایر اختلالات الکتریکی طبیعی در جو زمین ایجاد می شوند و نویز طبیعی به حساب می آیند.
    از آن جایی که اختلالات الکتریکی طبیعی به طور ناگهانی رخ می دهند،
    انرژی تخلیه شده در زمان روی دادن این اختلالات الکتریکی، در کل امواج رادیویی پخش می شود.
    در نتیجه این انرژی به شکل امواج رادیویی با همان فرکانس در می آیند و
    آنتن های گیرنده رادیویی هنگام دریافت سیگنال های رادیویی، سیگنال های جعلی یا همان اختلال های اتمسفری را هم دریافت می کنند.

نویز جوی

  • نویز فرا زمینی (Extraterrestrial noise): این نویز ها نیز طبیعی هستند و توسط منابعی در فضای خارج از زمین تولید می شوند که
    خود به 2 دسته تقسیم می شوند:

    • خورشیدی (solar): منبع اصلی این اختلال ها خورشید است.
      خورشید گستره عظیمی از سیگنال هایی را تشعشع می کند که
      فرکانسی برابر با فرکانس هایی که ما در شبکه های ارتباطیمان استفاده می کنیم، دارند.
    • کیهانی (cosmic): ستاره ها هم اختلال ایجاد می کنند. اختلالاتی که منبعشان ستاره ها باشند، نویز کیهانی گفته می شوند.
      البته از آن جا که فاصله ستاره ها از زمین بسیار زیاد است، این اختلال ها قدرت زیادی ندارند.
      با این حال یکی از مهم ترین منابع تولید نویز به شمار می آیند.

نویز فرازمینی

  • نویز ساختگی (Industrial noise): نویز های صنعتی یا ساختگی که اصطلاحا manmade هم گفته می شوند،
    توسط سیستم های احتراقی، موتور های الکتریکی، ژنراتور ها، نور فلورسنت، تجهیزات الکتریکی و… تولید می شوند.

نویز ساختگی

2-2# noise داخلی

نویز های داخلی اختلال هایی هستند که در خود گیرنده یا در سیستم ارتباطی بین فرستنده و گیرنده تولید می شوند.

قطعات الکترونیکی مثل دیود، ترانزیستور، مقاومت و… نویز تولید می کنند.

noise داخلی

اختلال های داخلی در چند نوع وجود دارند:

  • نویز حرارتی (Thermal noise): حرکت الکترون ها در قطعات الکترونیکی باعث ایجاد انرژی و گرما می شود.
    این گرما در رسانا تبدیل به ولتاژ خواهد شد که در نتیجه سبب ایجاد اختلال حرارتی می گردد.
    با این که این اختلال، ناچیز به نظر می رسد، اما می تواند سیگنال های ضعیف را به شدت تحت تاثیر قرار دهد.
  • نویز ضربه ای (Shot noise): این اختلال مربوط به جریان در قطعات الکترونیکی است.
    به این صورت که با تغییر ناگهانی یا ایجاد نوسان زیاد در تعداد الکترون های در حال حرکت در رساناها، نویز ضربه ای ایجاد می شود.
  • نویز زمان گذر (Transit time noise): زمان گذر زمانی است که طول می کشد تا حامل های جریان از ورودی به خروجی برسد.
    از آن جا که این قطعات کوچک هستند، فاصله از ورودی تا خروجی نیز بسیار کم است.
    در نتیجه زمان گذر نیز کوتاه می باشد.
    هنگامی که فرکانس بالا باشد، روی حرکت حامل های جریان در زمان گذر تاثیر می گذارد و
    این مسئله باعث ایجاد اختلال می گردد.
  • نویزهای فلیکر (Flicker noise): این اختلال ها مربوط به چگالی حامل های جریان می باشد و
    بیشتر در نیمه رسانا ها اتفاق می افتد. در فرکانس های پایین، هنگامی که تغییر ناگهانی در ولتاژ رخ می دهد و
    چگالی حامل های جریان به یک باره تغییر می کند، نویز فلیکر ایجاد می شود.
  • نویز تقسیم شدگی (Partition noise): این اختلال مربوط به تقسیم تصادفی جریان الکتریکی است و
    زمانی رخ می دهد که جریان به طور ناگهانی مجبور شود که بین دو یا چند مسیر تقسیم شود.

3# کاهش نویز

کاهش noise

هر چه اختلال روی سیگنال ها کم تر باشد، سیگنال بهتر و با کیفیت تری خواهیم داشت.

در نتیجه بهتر است کاری کنیم تا اختلال ها تا حد زیادی کم شوند. اما چگونه؟

نویز های خارجی را در واقع نمی توان کاهش داد یا از بین برد، مگر این که جای گیرنده را تغییر دهیم و
آن را در موقعیتی قرار دهیم که اختلالات کم تری دریافت کند و
یا این که سیستم را به گونه ای عوض کنیم که تاثیرات اختلال ها روی سیستم کاهش یابد.

نویز های ساختگی تا حدی قابل کنترل بوده اما برای کاهش تاثیر آن ها باید سیگنال اصلی را قوی تر کرد.

در مقابل، اختلالات داخلی قابل محاسبه و ارزیابی بوده و
می توان با طراحی بهتر و مناسب تر سیستم، اختلال را تا حد قابل قبولی کاهش داد؛
اما این کار ملزم به داشتن دانش تخصصی در زمینه نویز هاست که در حوزه مهندسی ارتباطات قرار می گیرد.

دانلود pdf مقاله