Elektronikoje ir radijuje norimų elektroninių signalų ir nepageidaujamo triukšmo santykis gali skirtis itin plačiu diapazonu, iki milijardo kartų ar daugiau. Signalo ir triukšmo santykio (SNR) apskaičiavimas yra arba dviejų logaritmų skirtumas, arba pagrindinių ir triukšmo signalų santykio logaritmas.
Elektroniniai signalai ir triukšmas
Geriau ar blogiau, nepageidaujamas triukšmas yra natūraliai atsirandanti ir neišvengiama signalų dalis visose elektroninėse grandinėse ir perduodamose radijo bangose. Kiekvieną grandinės komponentą, nuo tranzistorių iki rezistorių iki laidų, sudaro atomai, kurie vibruoja atsitiktinai, reaguodami į aplinkos temperatūrą; atsitiktinės vibracijos sukelia elektrinį triukšmą. Ore radijo perdavimas praeina per aplinką, pilną elektromagnetinių trukdžių (EMI) iš elektros linijų, pramoninės įrangos, saulės ir daugelio kitų šaltinių. Elektronikos inžinierė nori žinoti, kokį signalą gauna jos įranga, kiek yra triukšmo ir kiek norima informacija.
Apie „Decibel“ vienetus
Mokslininkai ir inžinieriai, dirbantys su signalais, dažnai naudoja decibelų (dB) formato matavimus vietoje standartinių linijinių vienetų, tokių kaip voltai ar vatai. Taip yra todėl, kad pagal linijinę sistemą jūs arba parašysite daug gremėzdiškų nulių savo figūrose, arba griebsitės mokslinio užrašymo. Kita vertus, decibelų vienetai remiasi logaritmais. Nors prie dB vienetų šiek tiek priprantama, jie palengvina gyvenimą leisdami naudoti kompaktiškesnius skaičius. Pavyzdžiui, stiprintuvo dinaminis diapazonas yra 100 dB; tai reiškia, kad stipriausi signalai yra 10 milijardų kartų stipresni nei silpniausi. Dirbti su „100 dB“ yra lengviau nei „10 milijardų“.
Signalo matavimas ir analizė
Prieš atlikdami SNR skaičiavimą, jums reikės išmatuoto pagrindinio signalo S ir triukšmo N. vertės. Galite naudoti signalo stiprumo analizatorių, kuris rodo signalus grafiniame ekrane. Šie ekranai paprastai rodo signalo stiprumą decibelais (dB). Kita vertus, jums gali būti pateikiamos „neapdorotos“ signalo ir triukšmo vertės vienetais, pavyzdžiui, voltais ar vatais. Tai nėra dB vienetai, tačiau galite pasiekti dB vienetus pritaikę logaritmo funkciją.
SNR skaičiavimas - paprastas
Jei jūsų signalo ir triukšmo matavimai jau yra dB formos, paprasčiausiai atimkite triukšmo skaičių iš pagrindinio signalo: S - N. Nes atėmus logaritmus, tai yra tas pats, kas padalinti įprastus skaičius. Skaičių skirtumas yra SNR. Pavyzdžiui: matuojate radijo signalą, kurio stiprumas yra -5 dB, o triukšmo signalą - -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR skaičiavimas - sudėtinga
Norėdami apskaičiuoti SNR, padalykite pagrindinio signalo vertę iš triukšmo vertės ir paimkite bendrą rezultato logaritmą:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
Yra dar vienas žingsnis: jei jūsų signalo stiprumo rodikliai yra galios vienetai (vatai), padauginkite iš 20; jei jie yra įtampos vienetai, padauginkite iš 10.
Dėl galios:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
Įtampa:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
Šio skaičiavimo rezultatas yra SNR decibelais. Pavyzdžiui, jūsų išmatuota triukšmo vertė (N) yra 1 mikrovoltas, o jūsų signalas (S) yra 200 milivoltų. SNR yra:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0.2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
SNR reikšmė
Signalo ir triukšmo santykio skaičiai yra susiję su norimo signalo stiprumu, palyginti su nepageidaujamu triukšmu. Kuo didesnis skaičius, tuo labiau norimas signalas „išsiskiria“, palyginti su triukšmu, o tai reiškia aiškesnį geresnės techninės kokybės perdavimą. Neigiamas skaičius reiškia, kad triukšmas yra stipresnis už norimą signalą, kuris gali sukelti problemų, pvz., Pokalbis per mobilųjį telefoną, kuris per daug suprastas. Tinkamos kokybės balso perdavimui, pavyzdžiui, koriniam signalui, SNR yra vidutiniškai apie 30 dB arba 1000 kartų stipresnis už triukšmą. Kai kurios garso įrangos SNR yra 90 dB arba geresnis; tokiu atveju signalas yra 1 milijardą kartų stipresnis už triukšmą.