Elektronikā un radio vēlamo elektronisko signālu attiecība pret nevēlamu troksni var mainīties ārkārtīgi plašā diapazonā, līdz pat miljardam reižu vai vairāk. Signāla un trokšņa attiecības (SNR) aprēķins ir vai nu divu logaritmu starpība, vai galveno un trokšņu signālu attiecības logaritms.
Elektroniskie signāli un troksnis
Labāk vai sliktāk, nevēlamais troksnis ir dabiski sastopama un neizbēgama signālu daļa visās elektroniskajās ķēdēs un pārraidītajos radioviļņos. Katru ķēdes komponentu, sākot no tranzistoriem līdz rezistoriem līdz elektroinstalācijai, veido atomi, kas vibrē nejauši, reaģējot uz apkārtējās vides temperatūru; nejaušās vibrācijas rada elektrisko troksni. Gaisā radio pārraide iet caur vidi, kas ir pilna ar elektromagnētiskiem traucējumiem (EMI) no elektrolīnijām, rūpnieciskām iekārtām, saules un daudziem citiem avotiem. Elektronikas inženieris vēlas uzzināt, kādu signālu saņem viņas aprīkojums, cik daudz ir troksnis un cik daudz ir vēlamās informācijas.
Par decibelu vienībām
Zinātnieki un inženieri, kuri strādā ar signāliem, standarta lineāro mērvienību, piemēram, voltu vai vatu, vietā mēra mērījumus decibelu (dB) formātā. Tas ir tāpēc, ka lineārā sistēmā jūs vai nu galu galā ierakstīsit daudz apgrūtinošu nulles vai izmantosiet zinātnisko pierakstu. Savukārt decibelu vienības paļaujas uz logaritmiem. Lai gan pie dB vienībām ir jāpierod, tās atvieglo dzīvi, ļaujot izmantot skaitļus, kas ir kompaktāki. Piemēram, pastiprinātāja dinamiskais diapazons ir 100 dB; tas nozīmē, ka spēcīgākie signāli ir 10 miljardus reižu spēcīgāki nekā vājākie. Darbs ar “100 dB” ir vieglāk nekā “10 miljardi”.
Signāla mērīšana un analīze
Pirms SNR aprēķināšanas jums būs nepieciešamas galvenā signāla S un trokšņa N mērītās vērtības. Varat izmantot signāla stipruma analizatoru, kas parāda signālus grafiskajā displejā. Šie displeji parasti parāda signāla stiprumu decibelu (dB) vienībās. No otras puses, jums var tikt dota “neapstrādāta” signāla un trokšņa vērtība vienībās, piemēram, voltos vai vatos. Tās nav dB vienības, bet līdz dB vienībām varat nokļūt, izmantojot logaritma funkciju.
SNR aprēķins - vienkāršs
Ja jūsu signāla un trokšņa mērījumi jau ir dB formā, vienkārši atņemiet trokšņa skaitli no galvenā signāla: S - N. Jo, atņemot logaritmus, tas ir tas pats, kas dalīt normālos skaitļus. Skaitļu atšķirība ir SNR. Piemēram: jūs mēra radio signālu ar stiprumu -5 dB un trokšņa signālu -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR aprēķins - sarežģīts
Lai aprēķinātu SNR, sadaliet galvenā signāla vērtību ar trokšņa vērtību un pēc tam ņemiet kopējo rezultāta logaritmu:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
Ir vēl viens solis: ja signāla stipruma skaitļi ir jaudas vienības (vati), reiziniet ar 20; ja tās ir sprieguma vienības, reiziniet ar 10.
Jaudai:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
Spriegumam:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
Šī aprēķina rezultāts ir SNR decibelos. Piemēram, jūsu izmērītā trokšņa vērtība (N) ir 1 mikrovolti un signāls (S) ir 200 milivolti. SNR ir:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0.2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
SNR nozīme
Signāla un trokšņa attiecības skaitļi attiecas uz vēlamā signāla stiprumu salīdzinājumā ar nevēlamo troksni. Jo lielāks skaitlis, jo vairāk vēlamais signāls “izceļas” salīdzinājumā ar troksni, kas nozīmē skaidrāku labākas tehniskās kvalitātes pārraidi. Negatīvs skaitlis nozīmē, ka troksnis ir spēcīgāks par vēlamo signālu, kas var radīt nepatikšanas, piemēram, pārāk neskaidra mobilā tālruņa saruna, lai to saprastu. Pareizas kvalitātes balss pārraidei, piemēram, mobilajam signālam, SNR ir vidēji aptuveni 30 dB vai signāls, kas ir 1000 reižu spēcīgāks par troksni. Dažu audio iekārtu SNR ir 90 dB vai labāks; tādā gadījumā signāls ir 1 miljardu reižu spēcīgāks par troksni.