Conţinut
- Semnale electronice și zgomot
- Despre unitățile Decibel
- Măsurarea și analiza semnalului
- Calcul SNR - Simplu
- Calcul SNR - complicat
- Înțeles SNR
În electronice și radio, raportul dintre semnalele electronice dorite și zgomotul nedorit poate varia pe o gamă extrem de largă, de până la un miliard de ori sau mai mult. Calculul raportului semnal-zgomot (SNR) este fie diferența a doi logaritmi, fie logaritmul raportului semnalului principal și al zgomotului.
Semnale electronice și zgomot
Pentru mai bine sau mai rău, zgomotul nedorit este o parte naturală și inevitabilă a semnalelor în toate circuitele electronice și undele radio transmise. Fiecare componentă a circuitului, de la tranzistoare la rezistențe până la cablaj, este alcătuită din atomi care vibrează aleatoriu ca răspuns la temperatura mediului; vibrațiile aleatorii produc zgomot electric. În aer, transmisiile radio trec printr-un mediu plin de interferențe electromagnetice (EMI) de la liniile de alimentare, echipamentele industriale, soarele și multe alte surse. Un inginer de electronică vrea să știe, despre semnalul pe care îl primește echipamentul ei, cât este zgomotul și cât de multe informații sunt dorite.
Despre unitățile Decibel
Oamenii de știință și inginerii care lucrează cu semnale folosesc adesea măsurători în format decibel (dB) în locul unităților liniare standard precum volți sau wați. Acest lucru se datorează faptului că într-un sistem liniar, veți ajunge să scrieți o mulțime de zerouri greoaie în cifrele dvs., sau veți recurge la notație științifică. Pe de altă parte, unitățile Decibel se bazează pe logaritmi. Deși unitățile dB obișnuiesc să se obișnuiască, acestea ușurează viața lăsându-vă să utilizați numere mai compacte. De exemplu, un amplificator are o gamă dinamică de 100 dB; asta înseamnă că cele mai puternice semnale sunt de 10 miliarde de ori mai puternice decât cele mai slabe. Lucrul cu „100 dB” este mai ușor decât „10 miliarde de euro”.
Măsurarea și analiza semnalului
Înainte de a efectua calculul SNR, veți avea nevoie de valori măsurate ale semnalului principal, S și a zgomotului, N. S-ar putea să utilizați un analizor de intensitate a semnalului care afișează semnalele pe un afișaj grafic. Aceste afișaje arată de obicei puterea semnalului în unități decibel (dB). Pe de altă parte, s-ar putea să vi se dea valori de zgomot și semnal „brute” în unități, cum ar fi volți sau wați. Acestea nu sunt unități dB, dar puteți ajunge la unități dB aplicând o funcție de logaritm.
Calcul SNR - Simplu
Dacă măsurarea semnalului și zgomotului dvs. sunt deja sub formă de dB, scăpați pur și simplu cifra de zgomot din semnalul principal: S - N. Deoarece atunci când scămați logaritmele, este același cu împărțirea numerelor normale. Diferența de numere este SNR. De exemplu: măsurați un semnal radio cu o putere de -5 dB și un semnal de zgomot de -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Calcul SNR - complicat
Pentru a calcula SNR, împărțiți valoarea semnalului principal la valoarea zgomotului, apoi luați logaritmul comun al rezultatului: log (S ÷ N). Mai există un pas: dacă cifrele de putere ale semnalului dvs. sunt unități de putere (wați), înmulțiți cu 20; dacă sunt unități de tensiune, multiplicați cu 10. Pentru putere, SNR = 20 log (S ÷ N); pentru tensiune, SNR = 10 log (S ÷ N). Rezultatul acestui calcul este SNR în decibeli. De exemplu, valoarea dvs. de zgomot măsurată (N) este de 1 microvolt, iar semnalul dvs. (S) este de 200 milivoliți. SNR este de 10 log (.2 ÷ .000001) sau 53 dB.
Înțeles SNR
Numărul raportului semnal-zgomot se referă la puterea semnalului dorit în comparație cu zgomotul nedorit. Cu cât numărul este mai mare, cu atât semnalul dorit „iese în evidență” în comparație cu zgomotul, ceea ce înseamnă o transmisie mai clară de o calitate tehnică mai bună. Un număr negativ înseamnă că zgomotul este mai puternic decât semnalul dorit, care poate provoca probleme, cum ar fi o conversație cu telefonul mobil care este prea neclară pentru a înțelege. Pentru o transmisie vocală de calitate corectă, cum ar fi un semnal celular, SNR are o medie de aproximativ 30 dB sau un semnal de 1.000 de ori mai puternic decât zgomotul. Unele echipamente audio au un SNR de 90 dB sau mai bine; în acest caz, semnalul este de 1 miliard de ori mai puternic decât zgomotul.