ელექტრონიკაში და რადიოში, სასურველი ელექტრონული სიგნალების და არასასურველი ხმაურის თანაფარდობა შეიძლება განსხვავდებოდეს უკიდურესად ფართო დიაპაზონში, მილიარდჯერ ან მეტს. სიგნალისა და ხმაურის თანაფარდობის (SNR) გაანგარიშება არის ორი ლოგარითმის სხვაობა ან ძირითადი და ხმაურის სიგნალების თანაფარდობის ლოგარითმი.
ელექტრონული სიგნალები და ხმაური
უკეთესობისა თუ ცუდისთვის, არასასურველი ხმაური არის სიგნალების ბუნებრივად და გარდაუვალი ნაწილი ყველა ელექტრონულ წრეში და გადაცემულ რადიოტალღებში. მიკროსქემის ყველა კომპონენტი, ტრანზისტორიდან დაწყებული რეზისტორებით დამთავრებული გაყვანილობით, შედგება ატომებისაგან, რომლებიც შემთხვევით ვიბრირებენ გარემოს ტემპერატურის საპასუხოდ; შემთხვევითი ვიბრაცია წარმოქმნის ელექტრულ ხმაურს. ჰაერში რადიო გადაცემები გადის ელექტრომაგნიტური ჩარევით (EMI) სავსე გარემოში ელექტროგადამცემი ხაზებიდან, სამრეწველო მოწყობილობებიდან, მზიდან და მრავალი სხვა წყაროდან. ელექტრონიკის ინჟინერს სურს იცოდეს, თუ რა სიგნალს იღებს მისი მოწყობილობა, რამდენად არის ხმაური და რამდენად სასურველი ინფორმაცია.
დეციბელის ერთეულების შესახებ
მეცნიერები და ინჟინრები, რომლებიც მუშაობენ სიგნალებზე, ხშირად იყენებენ ზომებს დეციბელი (dB) ფორმატში სტანდარტული ხაზოვანი ერთეულების ნაცვლად, როგორიცაა ვოლტი ან ვატი. ეს იმიტომ ხდება, რომ სწორხაზოვან სისტემაში ან თქვენს ფიგურებში ჩაწერთ უამრავ რთულ ნულს ან მიმართავთ სამეცნიერო აღნიშვნას. დეციბელის ერთეულები, ლოგარითმებს ეყრდნობიან. მიუხედავად იმისა, რომ dB ერთეული გარკვეულწილად ეჩვევა, ისინი ცხოვრებას უმარტივებენ და საშუალებას მოგცემთ გამოიყენოთ უფრო კომპაქტური რიცხვები. მაგალითად, გამაძლიერებელს აქვს დინამიური დიაპაზონი 100 dB; ეს ნიშნავს, რომ ყველაზე ძლიერი სიგნალები 10 მილიარდჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ყველაზე სუსტები. "100 დბ" -თან მუშაობა უფრო ადვილია, ვიდრე "10 მილიარდი".
სიგნალის გაზომვა და ანალიზი
SNR გაანგარიშების გაკეთებამდე დაგჭირდებათ მთავარი სიგნალის, S და ხმაურის გაზომული მნიშვნელობები. N. შეგიძლიათ გამოიყენოთ სიგნალის სიძლიერის ანალიზატორი, რომელიც აჩვენებს სიგნალებს გრაფიკულ ეკრანზე. ამ ეკრანებზე, როგორც წესი, ჩანს სიგნალის სიძლიერე დეციბელური (დბ) ერთეულებში. მეორეს მხრივ, შეიძლება მოგცეთ "ნედლი" სიგნალისა და ხმაურის მნიშვნელობები ერთეულებში, როგორიცაა ვოლტი ან ვატი. ეს არ არის dB ერთეული, მაგრამ შეგიძლიათ მიიღოთ dB ერთეულებში ლოგარითმის ფუნქციის გამოყენებით.
SNR გაანგარიშება - მარტივი
თუ თქვენი სიგნალისა და ხმაურის გაზომვები უკვე dB ფორმაშია, უბრალოდ გამოაკელით ხმაურის ფიგურა მთავარ სიგნალს: S - N. რადგან ლოგარითმების გამოკლებისას იგივეა რაც ნორმალური რიცხვების გაყოფა. ციფრების სხვაობაა SNR. მაგალითად: თქვენ გაზომეთ რადიოსიგნალი -5 დბ სიძლიერით და ხმაურის სიგნალი -40 დბ. -5 - (-40) = 35 დბ.
SNR გაანგარიშება - გართულებულია
SNR- ის გამოსათვლელად, ძირითადი სიგნალის მნიშვნელობა დაყავით ხმაურის მნიშვნელობაზე და შემდეგ მიიღეთ შედეგის საერთო ლოგარითმი:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
კიდევ ერთი ნაბიჯია: თუ თქვენი სიგნალის სიმძლავრის მაჩვენებლები დენის ერთეულია (ვატი), გამრავლდით 20-ზე; თუ ისინი ძაბვის ერთეულია, გამრავლებული 10-ზე.
ძალაუფლებისთვის:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
ძაბვისთვის:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
ამ გაანგარიშების შედეგია SNR დეციბელებში. მაგალითად, თქვენი იზომება ხმაურის მნიშვნელობა (N) არის 1 მიკროოლტი, ხოლო თქვენი სიგნალი (S) - 200 მილივოლტი. SNR არის:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0.2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
SNR- ის მნიშვნელობა
სიგნალისა და ხმაურის თანაფარდობის ციფრები ყველაფერი სასურველი სიგნალის სიძლიერეზეა, ვიდრე არასასურველი ხმაური. რაც უფრო დიდია ნომერი, მით უფრო სასურველი სიგნალი "გამოირჩევა" ხმაურთან შედარებით, რაც ნიშნავს უკეთესი ტექნიკური ხარისხის უფრო ნათელ გადაცემას. უარყოფითი რიცხვი ნიშნავს, რომ ხმაური უფრო ძლიერია ვიდრე სასურველი სიგნალი, რამაც შეიძლება უბედურება გამოიწვიოს, მაგალითად, მობილური ტელეფონის საუბარი, რომლის გაგებაც ძალზე გაუგებარია. სამართლიანი ხარისხის ხმის გადაცემისთვის, როგორიცაა ფიჭური სიგნალი, SNR საშუალოდ დაახლოებით 30 დბ, ან სიგნალი 1000 ჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე ხმაური. ზოგიერთ აუდიო მოწყობილობას აქვს SNR 90 dB ან უკეთესი; ამ შემთხვევაში, სიგნალი 1 მილიარდჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე ხმაური.
