신호 대 잡음비를 계산하는 방법

전자 및 라디오에서 원하는 전자 신호와 원하지 않는 잡음의 비율은 최대 10 억 배 이상까지 매우 넓은 범위에서 달라질 수 있습니다. 신호 대 잡음비 (SNR)에 대한 계산은 두 로그의 차이 또는 주 신호와 잡음 신호 비율의 로그입니다.

좋든 나쁘 든 원치 않는 잡음은 모든 전자 회로 및 전송 된 전파에서 자연적으로 발생하고 피할 수없는 신호 부분입니다. 트랜지스터에서 저항, 배선에 이르기까지 모든 회로 구성 요소는 주변 온도에 반응하여 무작위로 진동하는 원자로 구성됩니다. 무작위 진동은 전기 소음을 생성합니다. 공중에서 무선 전송은 전력선, 산업 장비, 태양 및 기타 여러 소스로부터 전자기 간섭 (EMI)으로 가득 찬 환경을 통과합니다. 한 전자 엔지니어가 장비가 수신하는 신호, 잡음, 원하는 정보를 알고 싶어합니다.

신호를 다루는 과학자와 엔지니어는 볼트 또는 와트와 같은 표준 선형 단위 대신 데시벨 (dB) 형식의 측정을 사용하는 경우가 많습니다. 이는 선형 시스템에서 숫자에 번거로운 0을 많이 쓰거나 과학적 표기법에 의존하기 때문입니다. 반면 데시벨 단위는 로그에 의존합니다. dB 단위는 익숙해지는 데 다소 시간이 걸리지 만 더 작은 숫자를 사용할 수있게하여 생활을 더 쉽게 만듭니다. 예를 들어 증폭기의 동적 범위는 100dB입니다. 이것은 가장 강한 신호가 가장 약한 신호보다 100 억 배 더 강하다는 것을 의미합니다. "100dB"로 작업하는 것은 "100 억"보다 쉽습니다.

SNR 계산을 수행하기 전에 주 신호 S와 잡음 N의 측정 값이 필요합니다. 그래픽 디스플레이에 신호를 표시하는 신호 강도 분석기를 사용할 수 있습니다. 이러한 디스플레이는 일반적으로 데시벨 (dB) 단위로 신호 강도를 표시합니다. 반면에 "원시"신호와 전압 또는 와트와 같은 단위로 노이즈 값이 제공 될 수 있습니다. 이것은 dB 단위가 아니지만 로그 함수를 적용하여 dB 단위를 얻을 수 있습니다.

신호 및 잡음 측정이 이미 dB 형식 인 경우 주 신호에서 잡음 지수를 빼기 만하면됩니다: S-N. 로그를 뺄 때 일반 수를 나누는 것과 동일하기 때문입니다. 숫자의 차이는 SNR입니다. 예를 들어 강도가 -5dB이고 잡음 신호가 -40dB 인 무선 신호를 측정합니다. -5-(-40) = 35dB.

SNR을 계산하려면 주 신호 값을 노이즈 값으로 나눈 다음 결과의 공통 로그를 사용합니다.

한 단계 더 있습니다. 신호 강도 수치가 전력 단위 (와트)이면 20을 곱합니다. 전압 단위 인 경우 10을 곱합니다.

힘 :

전압 :

이 계산의 결과는 데시벨 단위의 SNR입니다. 예를 들어 측정 된 노이즈 값 (N)은 1 마이크로 볼트이고 신호 (S)는 200 밀리 볼트입니다. SNR은 다음과 같습니다.

신호 대 잡음비 수치는 원치 않는 잡음과 비교하여 원하는 신호의 강도에 관한 것입니다. 숫자가 클수록 원하는 신호가 노이즈에 비해 "눈에 띄는"것으로, 이는 더 나은 기술 품질의 더 명확한 전송을 의미합니다. 음수는 노이즈가 원하는 신호보다 강하다는 것을 의미하며, 이해하기에는 너무 왜곡 된 휴대 전화 대화와 같이 문제를 일으킬 수 있습니다. 셀룰러 신호와 같은 공정한 품질의 음성 전송의 경우 SNR은 평균 약 30dB 또는 잡음보다 1,000 배 더 강한 신호입니다. 일부 오디오 장비의 SNR은 90dB 이상입니다. 이 경우 신호는 잡음보다 10 억 배 더 강합니다.