สัญญาณรบกวนจอห์นสัน–นือควิสต์

สัญญาณรบกวนจอห์นสัน–นือควิสต์ () คือ สัญญาณรบกวนซึ่งมีผลมาจากอุณหภูมิ ซึ่งมาจาการที่พลังงานความร้อน มีผลต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในตัวนำไฟฟ้า สัญญาณนี้ได้ถูกทดลองโดย จอห์น บี จอห์นสัน (John B. Johnson) แต่ได้รับการอธิบายในทางทฤษฎีโดยฮารี นือควิสต์ โดยได้ผลตรงกัน

ในแบบจำลองทางทฤษฎี เราจะสมมุติปัญหาให้เป็นความผันผวนจากอุณหภูมิแบบสุ่มของอิเล็กตรอนภายตัวต้านทาน 1 มิติ ที่มีความยาวเป็น L มีพื้นที่หน้าตัดเป็น A มีความต้านทาน R และมีศักย์ไฟฟ้าตกคร่อมจากกฎของโอห์ม V=IR โดยกระแสและศักย์ไฟฟ้านั้นจะมีผลมาจากความผันผวนทางอุณหภูมิ ที่จะอนุญาตให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่ง ๆ มากกว่าทิศทางอื่น ๆ

โดยปรกติแล้วเมื่อไม่มีกระแสไหล จะได้ว่าศักย์ไฟฟ้าเฉลี่ยจะมีค่าเท่ากับศูนย์ จากการที่อิเล็กตรอนควรจะเคลื่อนที่แบบสุ่มไปเท่า ๆ กันทั้งสองด้านของตัวนำไฟฟ้า

นั่นคือ				 

แต่ว่าในความเป็นจริงความผันผวนทางอุณหภูมิควรจะทำให้ค่าของศักย์ไฟฟ้ามีค่าที่เวลาต่าง ๆ

จึงใช้ผลจาก 

 คือ ศักย์จากสัญญาณรบกวนทางอุณหภูมิ (thermal noise voltage)

จากกฎของโอห์ม

โดยที่ L คือความยาวของตัวต้านทาน  เป็นการเคลื่อนที่โดยรวมตามทิศทาง x ของอิเล็กตรอนทุกตัวในช่วงเวลา   

จะได้ว่า				 	

 คือ ระยะทางเฉลี่ยที่อิเล็กตรอนแต่ละตัวเคลื่อนที่ และ 
 คือ จำนวนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ทั้งหมดในช่วงเวลา 

จะได้ว่า			


และจาก				 

โดย n คือ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่ถูกเหนี่ยวนำ

 คือ ช่วงเวลาที่อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะปะทะ (Collision) กัน
จาก			 

และความสัมพันธ์อัตราเร็วกับอุณหภูมิ		

โดย m คือ มวลอิเล็กตรอน

นั่นคือ				 

จะได้ว่า			 


แต่ว่า			 

ดังนั้น		

โดยที่ 


 ความถี่สัญญาณ (bandwidth) [ความหนาแน่นพลังงานในความถี่] [power spectral density]

หมวดหมู่:ฟิสิกส์
หมวดหมู่:สัญญาณรบกวน
หมวดหมู่:การประมวลผลสัญญาณเรดาร์