Soroll tèrmic

En telecomunicacions i altres sistemes electrònics, es denomina soroll tèrmic o soroll de Johnson-Nyquist al soroll produït per l'agitació dels portadors de càrrega (normalment electrons) dintre d'un conductor elèctric a temperatures superiors a 0 K o zero absolut (–273.15 °C). Segons el Tercer Principi de la termodinàmica, no és possible extreure tota l'energia d'un sistema físic i per tant, el soroll tèrmic és inevitable; a més, és independent de l'aplicació de qualsevol voltatge. Es tracta d'un soroll blanc, és a dir, uniformement distribuït en l'espectre de freqüències. L'amplitud del seu senyal té una funció densitat de probabilitat molt propera a la Gaussiana.

Aquest soroll va ser mesurat per primera vegada per John B. Johnson als laboratoris Bell l'any 1928.^[1] Harry Nyquist donà l'explicació per aquest fenomen.^[2]

La densitat de potència de soroll, expressada en W/Hz, ve donada per:

${\displaystyle n_{0}=k\cdot T}$

on:

• k = Constant de Boltzmann
• T = Temperatura en kèlvins

En comunicacions, és freqüent expressar les potències en escala logarítmica en relació a 1 mW (dBm), assumint una impedància de 50 Ω. Amb aquestes convencions, la potència de soroll tèrmic total en una amplada de banda ${\displaystyle BW}$ i a temperatura estàndard (25 °C) es calcula:

${\displaystyle P_{\mathrm {dBm} }=-174+10\ \log(BW)}$

on ${\displaystyle P}$ s'expressa en dBm i ${\displaystyle BW}$ en Hz.