U elektronici i radiju omjer željenih elektroničkih signala i neželjenih šuma može varirati u izuzetno širokom rasponu, do milijardu puta ili više. Izračun za omjer signala i šuma (SNR) je ili razlika dva logaritma ili logaritam odnosa glavnog i šumnog signala.
Elektronički signali i buka
U dobru ili zlu, neželjeni šum prirodni je i nezaobilazni dio signala u svim elektroničkim krugovima i emitiranim radio valovima. Svaka komponenta sklopa, od tranzistora do otpornika do ožičenja, sastoji se od atoma koji nasumično titraju kao reakcija na temperaturu okoline; slučajne vibracije proizvode električni šum. U zraku radioprijenosi prolaze kroz okruženje puno elektromagnetskih smetnji (EMI) iz dalekovoda, industrijske opreme, sunca i mnogih drugih izvora. Inženjer elektronike želi znati koji signal dobiva njezina oprema, kolika je buka i koliko je željenih informacija.
O jedinicama Decibela
Znanstvenici i inženjeri koji rade sa signalima često koriste mjerenja u formatu decibela (dB) umjesto standardnih linearnih jedinica poput volta ili vata. To je zato što ćete u linearnom sustavu na kraju upisati puno glomaznih nula ili pribjeći znanstvenom zapisu. S druge strane, jedinice decibela oslanjaju se na logaritme. Iako se dB jedinice treba naviknuti, čine život lakšim omogućujući vam upotrebu kompaktnijih brojeva. Na primjer, pojačalo ima dinamički raspon od 100 dB; to znači da su najjači signali 10 milijardi puta jači od najslabijih. Rad sa "100 dB" lakši je od "10 milijardi".
Mjerenje i analiza signala
Prije izračuna SNR-a trebat će vam izmjerene vrijednosti glavnog signala, S i šuma, N. Možete koristiti analizator jačine signala koji signale prikazuje na grafičkom zaslonu. Ovi zasloni obično pokazuju snagu signala u decibelima (dB). S druge strane, možete dobiti "neobrađeni" signal i vrijednosti šuma u jedinicama kao što su volti ili vati. To nisu dB jedinice, ali do dB jedinica možete doći primjenom funkcije logaritma.
SNR izračun - jednostavan
Ako su vaša mjerenja signala i buke već u dB obliku, jednostavno oduzmite vrijednost šuma od glavnog signala: S - N. Jer kad oduzmete logaritme, to je isto kao i dijeljenje normalnih brojeva. Razlika u brojevima je SNR. Na primjer: mjerite radio signal jačine -5 dB i signala buke -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Izračun SNR-a - Komplicirano
Da biste izračunali SNR, podijelite vrijednost glavnog signala s vrijednošću šuma, a zatim uzmite zajednički logaritam rezultata:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
Još je jedan korak: ako su vaše vrijednosti snage signala jedinice snage (vati), pomnožite s 20; ako su jedinice napona, pomnožite s 10.
Za snagu:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
Za napon:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
Rezultat ovog izračuna je SNR u decibelima. Na primjer, vaša izmjerena vrijednost buke (N) je 1 mikrovolt, a signal (S) je 200 milivolta. SNR je:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0,2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
Značenje SNR-a
Brojevi omjera signal / šum odnose se samo na snagu željenog signala u odnosu na neželjenu buku. Što je broj veći, to se željeni signal više „ističe“ u odnosu na šum, što znači jasniji prijenos i bolju tehničku kvalitetu. Negativni broj znači da je buka jača od željenog signala, što može dovesti do problema, poput razgovora na mobitelu koji je previše iskrivljen da bi ga se moglo razumjeti. Za kvalitetan prijenos glasa, poput staničnog signala, SNR u prosjeku iznosi oko 30 dB ili signal koji je 1.000 puta jači od šuma. SNR neke audio opreme ima 90 dB ili bolji; u tom je slučaju signal milijardu puta jači od šuma.