Съдържание
- Електронни сигнали и шум
- Относно Decibel Units
- Измерване и анализ на сигнала
- Изчисляване на SNR - просто
- Изчисляване на SNR - сложно
- Значение на SNR
В електрониката и радиото съотношението на желаните електронни сигнали към нежелан шум може да варира в изключително широк диапазон, до милиард пъти или повече. Изчислението за съотношението сигнал / шум (SNR) е или разликата на два логаритми или логаритъм на съотношението на основния и шумовия сигнал.
Електронни сигнали и шум
За по-добро или по-лошо, нежеланият шум е естествено срещаща се и неизбежна част от сигналите във всички електронни вериги и предавани радиовълни. Всеки компонент на веригата, от транзистори до резистори до окабеляването, е съставен от атоми, които вибрират произволно в отговор на околната температура; случайните вибрации произвеждат електрически шум. Във въздуха радиопредаванията преминават през среда, пълна с електромагнитни смущения (EMI) от електропроводи, промишлено оборудване, слънце и много други източници. Инженерът по електроника иска да знае за сигнала, който получава нейното оборудване, колко е шум и колко е желаната информация.
Относно Decibel Units
Учените и инженерите, които работят със сигнали, често използват измервания във формат децибел (dB) на мястото на стандартни линейни единици като волта или вата. Това е така, защото в линейна система или ще напишете много тромави нули във вашите фигури, или ще прибегнете до научна нотация. Децибеловите единици, от друга страна, разчитат на логаритми. Въпреки че dB единиците се свикват с някои, те улесняват живота, като ви позволяват да използвате по-компактни номера. Например, един усилвател има динамичен диапазон от 100 dB; това означава, че най-силните сигнали са 10 милиарда пъти по-силни от най-слабите. Работата със „100 dB“ е по-лесна от „10 милиарда“.
Измерване и анализ на сигнала
Преди да направите изчислението на SNR, ще ви трябва измерени стойности на основния сигнал, S и шума, N. Може да използвате анализатор на силата на сигнала, който показва сигналите на графичен дисплей. Тези дисплеи обикновено показват сила на сигнала в единици децибел (dB). От друга страна, може да ви бъдат дадени „сурови“ стойности на сигнала и шума в единици като волта или вата. Това не са dB единици, но можете да стигнете до dB единици, като приложите логаритъмна функция.
Изчисляване на SNR - просто
Ако вашите измервания на сигнал и шум вече са в dB форма, просто извадете фигурата на шума от основния сигнал: S - N. Защото, когато изваждате логаритми, това е същото като разделянето на нормални числа. Разликата в числата е SNR. Например: измервате радио сигнал със сила -5 dB и шум сигнал от -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Изчисляване на SNR - сложно
За да изчислите SNR, разделете стойността на основния сигнал на стойността на шума и след това вземете общия логаритъм на резултата: log (S ÷ N). Има още една стъпка: Ако вашите данни за силата на сигнала са единици мощност (ватове), умножете по 20; ако те са единици на напрежение, умножете по 10. За мощност SNR = 20 log (S ÷ N); за напрежение, SNR = 10 log (S ÷ N). Резултатът от това изчисление е SNR в децибели. Например, измерената ви стойност на шума (N) е 1 микроволта, а сигналът ви (S) е 200 миливолта. SNR е 10 log (.2 ÷ .000001) или 53 dB.
Значение на SNR
Цифрите на съотношението сигнал / шум се отнасят за силата на желания сигнал в сравнение с нежелания шум. Колкото по-голям е броят, толкова повече „изпъква“ желаният сигнал в сравнение с шума, което означава по-ясно предаване с по-добро техническо качество. Отрицателно число означава, че шумът е по-силен от желания сигнал, което може да изпитва проблеми, като разговор в мобилен телефон, който е твърде затрупан, за да се разбере. За добро качество на гласово предаване, като клетъчен сигнал, SNR е средно около 30 dB или сигнал, който е 1000 пъти по-силен от шума. Някои аудио оборудване имат SNR от 90 dB или по-добре; в този случай сигналът е 1 милиард пъти по-силен от шума.