Elektroonikas ja raadios võib soovitud elektrooniliste signaalide ja soovimatu müra suhe varieeruda äärmiselt laias vahemikus, kuni miljard korda või rohkem. Signaali ja müra suhte (SNR) arvutamine on kas kahe logaritmi erinevus või põhi- ja mürasignaali suhte logaritm.
Elektroonilised signaalid ja müra
Heal juhul on soovimatu müra looduslikult esinev ja vältimatu osa signaalidest kõigis elektroonilistes ahelates ja edastatud raadiolainetes. Kõik vooluahela komponendid, alates transistoridest kuni takistideni ja lõpetades juhtmetega, koosnevad aatomitest, mis vibreerivad juhuslikult ümbritseva temperatuuri mõjul; juhuslik vibratsioon tekitab elektrilist müra. Õhus läbivad raadiosaated elektriliinide, tööstusseadmete, päikese ja paljude muude allikate elektromagnetilisi häireid (EMI) täis keskkonda. Elektroonikainsener soovib teada saada, kui palju signaale tema seadmed saavad, kui palju on müra ja kui palju soovitud teavet.
Detsibeli ühikute kohta
Signaalidega töötavad teadlased ja insenerid kasutavad standardsete lineaarsete ühikute (nt volti või vatti) asemel mõõtmisi detsibellides (dB). Seda seetõttu, et lineaarses süsteemis kirjutate lõpuks arvudesse palju tülikaid nulle või kasutate teaduslikke noote. Detsibeliühikud toetuvad seevastu logaritmidele. Kuigi dB-ühikutega tuleb veidi harjuda, muudavad need elu lihtsamaks, võimaldades teil kasutada kompaktsemaid numbreid. Näiteks on võimendi dünaamiline ulatus 100 dB; see tähendab, et tugevaimad signaalid on 10 miljardit korda tugevamad kui kõige nõrgemad. „100 dB” töötamine on lihtsam kui „10 miljardit”.
Signaali mõõtmine ja analüüs
Enne SNR-i arvutamist peate mõõtma põhisignaali S ja müra N. Võite kasutada signaali tugevuse analüsaatorit, mis näitab signaale graafilisel ekraanil. Need näidikud näitavad tavaliselt signaali tugevust detsibellides (dB) ühikutes. Teiselt poolt võidakse teile anda toores signaali ja müra väärtus ühikutes, näiteks voltides või vattides. Need pole dB ühikud, kuid logaritmi funktsiooni rakendades saate dB ühikuteni.
SNR-i arvutamine - lihtne
Kui teie signaali ja müra mõõtmised on juba dB kujul, lahutage mürasumma põhisignaalist: S - N. Sest logaritmide lahutamisel on see sama mis tavanumbrite jagamine. Numbrite erinevus on SNR. Näiteks: mõõdate raadiosignaali tugevusega -5 dB ja mürasignaali -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR arvutamine - keeruline
SNR arvutamiseks jagage põhisignaali väärtus müra väärtusega ja võtke tulemuse ühine logaritm:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
On veel üks samm: kui teie signaali tugevuse näitajad on võimsusühikud (vattides), korrutage see 20-ga; kui need on pingeühikud, korrutage see 10-ga.
Võimsuse jaoks:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
Pinge jaoks:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
Selle arvutuse tulemus on SNR detsibellides. Näiteks on teie mõõdetud müra väärtus (N) 1 mikrovolt ja signaal (S) 200 millivolti. SNR on:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0.2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
SNR-i tähendus
Signaali ja müra suhte numbrid hõlmavad soovitud signaali tugevust soovimatu müra suhtes. Mida suurem on number, seda enam soovitud signaal müra suhtes “silma paistab”, mis tähendab parema tehnilise kvaliteediga selgemat edastamist. Negatiivne arv tähendab, et müra on soovitud signaalist tugevam, mis võib tekitada probleeme, näiteks mõistmiseks liiga segane mobiiltelefonivestlus. Õigekvaliteedilise kõneedastuse, näiteks kärgsignaali korral on SNR keskmiselt umbes 30 dB või mürast 1000 korda tugevam signaal. Mõne heliseadme SNR on 90 dB või parem; sel juhul on signaal mürast miljard korda tugevam.