Innhold
- Elektroniske signaler og støy
- Om desibel-enheter
- Måling og analyse av signal
- SNR-beregning - enkel
- SNR-beregning - komplisert
- Betydning av SNR
I elektronikk og radio kan forholdet mellom ønskede elektroniske signaler og uønsket støy variere over et ekstremt bredt spekter, opptil en milliard ganger eller mer. Beregningen for signal-til-støyforholdet (SNR) er enten forskjellen mellom to logaritmer eller logaritmen for forholdet mellom hoved- og støysignaler.
Elektroniske signaler og støy
For bedre eller verre er uønsket støy en naturlig forekommende og uunngåelig del av signaler i alle elektroniske kretsløp og sendte radiobølger. Hver kretskomponent, fra transistorer til motstander til ledningene, består av atomer som vibrerer tilfeldig som respons på omgivelsestemperatur; de tilfeldige vibrasjonene produserer elektrisk støy. I luften passerer radiosendinger gjennom et miljø fullt av elektromagnetisk interferens (EMI) fra kraftledninger, industrielt utstyr, solen og mange andre kilder. En elektronikkingeniør vil vite, om signalet utstyret hennes mottar, hvor mye er støy og hvor mye som er ønsket informasjon.
Om desibel-enheter
Forskere og ingeniører som jobber med signaler, bruker ofte målinger i desibel (dB) format i stedet for standard lineære enheter som volt eller watt. Dette skyldes at i et lineært system vil du enten ende opp med å skrive mange tungvint nuller i figurene dine, eller ta til vitenskapelig notasjon. Decibel-enheter er derimot avhengige av logaritmer. Selv om dB-enheter tar seg noe å bli vant til, gjør de livet lettere ved å la deg bruke tall som er mer kompakte. For eksempel har en forsterker et dynamisk område på 100 dB; Dette betyr at de sterkeste signalene er 10 milliarder ganger sterkere enn de svakeste. Å jobbe med "100 dB" er enklere enn "10 milliarder."
Måling og analyse av signal
Før du foretar SNR-beregningen, trenger du målte verdier for hovedsignalet, S og støyen, N. Du kan bruke en signalstyrke-analysator som viser signalene på en grafisk skjerm. Disse skjermene viser typisk signalstyrke i desibel (dB) enheter. På den annen side kan du få "rå" signal- og støyverdier i enheter som volt eller watt. Dette er ikke dB-enheter, men du kan komme til dB-enheter ved å bruke en logaritmefunksjon.
SNR-beregning - enkel
Hvis signal- og støymålingene dine allerede er i dB-form, trekker du ganske enkelt støytallet fra hovedsignalet: S - N. Fordi når du trekker fra logaritmer, er det det samme som å dele normale tall. Forskjellen på tallene er SNR. For eksempel: du måler et radiosignal med en styrke på -5 dB og et støysignal på -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR-beregning - komplisert
For å beregne SNR, del verdien av hovedsignalet med verdien av støyen, og ta deretter den felles logaritmen til resultatet: log (S ÷ N). Det er et trinn til: Hvis signalstyrke-tallene dine er effektenheter (watt), multipliser med 20; hvis de er spenningsenheter, multipliser med 10. For strøm, SNR = 20 log (S ÷ N); for spenning, SNR = 10 log (S ÷ N). Resultatet av denne beregningen er SNR i desibel. For eksempel er din målte støyverdi (N) 1 mikrovolt, og signalet (S) er 200 millivolt. SNR er 10 logg (.2 ÷ .000001) eller 53 dB.
Betydning av SNR
Signal-til-støyforholdstall handler om styrken til ønsket signal sammenlignet med uønsket støy. Jo større nummer, jo mer skiller det ønskede signal seg ut sammenlignet med støyen, noe som betyr en klarere overføring av bedre teknisk kvalitet. Et negativt tall betyr at støyen er sterkere enn ønsket signal, noe som kan stave problemer, for eksempel en telefonsamtale som er for forvirret til å forstå. For en stemmeoverføring i rimelig kvalitet, for eksempel et mobilsignal, er SNR gjennomsnittlig 30 dB, eller et signal som er 1000 ganger sterkere enn støyen. Noen lydutstyr har en SNR på 90 dB eller bedre; i så fall er signalet 1 milliard ganger sterkere enn støyen.