في الإلكترونيات والراديو ، يمكن أن تختلف نسبة الإشارات الإلكترونية المرغوبة إلى الضوضاء غير المرغوب فيها على مدى واسع للغاية ، حتى مليار مرة أو أكثر. حساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) هو إما الاختلاف بين لوغاريتمين أو لوغاريتم نسبة الإشارة الرئيسية وإشارات الضوضاء.
الإشارات الإلكترونية والضوضاء
للأفضل أو للأسوأ ، فإن الضوضاء غير المرغوب فيها هي جزء من الإشارات يحدث بشكل طبيعي ولا مفر منه في جميع الدوائر الإلكترونية وموجات الراديو المرسلة. يتكون كل مكون من مكونات الدائرة ، من الترانزستورات إلى المقاومات إلى الأسلاك ، من ذرات تهتز عشوائيًا استجابة لدرجة الحرارة المحيطة ؛ تنتج الاهتزازات العشوائية ضوضاء كهربائية. في الهواء ، تمر الإرسالات اللاسلكية عبر بيئة مليئة بالتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) من خطوط الطاقة والمعدات الصناعية والشمس والعديد من المصادر الأخرى. يريد مهندس إلكترونيات معرفة الإشارة التي تتلقاها أجهزته ، وكم الضوضاء وكم المعلومات المطلوبة.
حول وحدات ديسيبل
غالبًا ما يستخدم العلماء والمهندسون الذين يعملون مع الإشارات قياسات بتنسيق ديسيبل (ديسيبل) بدلاً من الوحدات الخطية القياسية مثل الفولت أو الواط. هذا لأنه في النظام الخطي ، سينتهي بك الأمر إما بكتابة الكثير من الأصفار المرهقة في أشكالك أو اللجوء إلى الرموز العلمية. من ناحية أخرى ، تعتمد وحدات الديسيبل على اللوغاريتمات. على الرغم من أن وحدات ديسيبل تستغرق بعض الوقت في التعود عليها ، إلا أنها تجعل الحياة أسهل من خلال السماح لك باستخدام أرقام أكثر إحكاما. على سبيل المثال ، مكبر للصوت له نطاق ديناميكي 100 ديسيبل هذا يعني أن أقوى الإشارات أقوى بعشرة مليارات مرة من أضعفها. العمل مع "100 ديسيبل" أسهل من "10 مليار".
قياس وتحليل الإشارة
قبل إجراء حساب SNR ، ستحتاج إلى قيم مُقاسة للإشارة الرئيسية S والضوضاء N. يمكنك استخدام محلل قوة الإشارة الذي يعرض الإشارات على شاشة عرض بيانية. تعرض هذه الشاشات عادة قوة الإشارة بوحدات ديسيبل (ديسيبل). من ناحية أخرى ، قد تحصل على إشارة "خام" وقيم ضوضاء بوحدات مثل فولت أو واط. هذه ليست وحدات ديسيبل ، ولكن يمكنك الوصول إلى وحدات ديسيبل من خلال تطبيق وظيفة اللوغاريتم.
حساب SNR - بسيط
إذا كانت قياسات الإشارة والضوضاء لديك بالفعل في شكل ديسيبل ، فما عليك سوى طرح رقم الضوضاء من الإشارة الرئيسية: S - N. لأنك عندما تطرح اللوغاريتمات ، فهذا يماثل قسمة الأعداد العادية. الفرق بين الأرقام هو SNR. على سبيل المثال: تقيس إشارة راديو بقوة -5 ديسيبل وإشارة ضوضاء تبلغ -40 ديسيبل. -5 - (-40) = 35 ديسيبل.
حساب SNR - معقد
لحساب SNR ، قسّم قيمة الإشارة الرئيسية على قيمة الضوضاء ، ثم خذ اللوغاريتم المشترك للنتيجة:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
هناك خطوة أخرى: إذا كانت أرقام قوة الإشارة هي وحدات طاقة (واط) ، فاضرب في 20 ؛ إذا كانت وحدات جهد ، اضرب في 10.
على السلطة:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
للجهد:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
نتيجة هذا الحساب هي SNR بالديسيبل. على سبيل المثال ، قيمة الضوضاء المقاسة (N) هي 1 ميكرو فولت ، وإشارتك (S) هي 200 مللي فولت. SNR هو:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0.2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
معنى SNR
تدور أرقام نسبة الإشارة إلى الضوضاء كلها حول قوة الإشارة المرغوبة مقارنة بالضوضاء غير المرغوب فيها. كلما زاد الرقم ، زادت "تبرز" الإشارة المرغوبة مقارنة بالضوضاء ، مما يعني نقلًا أوضح بجودة تقنية أفضل. يعني الرقم السالب أن الضوضاء أقوى من الإشارة المرغوبة ، مما قد يؤدي إلى حدوث مشكلة ، مثل محادثة الهاتف الخلوي التي يصعب فهمها. للحصول على إرسال صوتي بجودة عادلة مثل الإشارة الخلوية ، يبلغ متوسط معدل الإشارة إلى الضوضاء (SNR) حوالي 30 ديسيبل ، أو إشارة أقوى 1000 مرة من الضوضاء. تحتوي بعض أجهزة الصوت على نسبة إشارة ضوئية (SNR) تبلغ 90 ديسيبل أو أفضل ؛ في هذه الحالة ، تكون الإشارة أقوى بمليار مرة من الضوضاء.