I elektronikk og radio kan forholdet mellom ønskede elektroniske signaler og uønsket støy variere over et ekstremt bredt område, opptil en milliard ganger eller mer. Beregningen for signal-støy-forholdet (SNR) er enten forskjellen mellom to logaritmer eller logaritmen til forholdet mellom hoved- og støysignalene.
Elektroniske signaler og støy
På godt og vondt er uønsket støy en naturlig forekommende og uunngåelig del av signaler i alle elektroniske kretser og overførte radiobølger. Hver kretskomponent, fra transistorer til motstander til ledningene, består av atomer som vibrerer tilfeldig som svar på omgivelsestemperatur; tilfeldige vibrasjoner produserer elektrisk støy. I luften passerer radiosendinger gjennom et miljø fullt av elektromagnetisk forstyrrelse (EMI) fra kraftledninger, industrielt utstyr, solen og mange andre kilder. En elektronikkingeniør vil vite om signalet utstyret hennes mottar, hvor mye er støy og hvor mye ønsket informasjon.
Om Decibel-enheter
Forskere og ingeniører som jobber med signaler, bruker ofte målinger i desibel (dB) -format i stedet for standard lineære enheter som volt eller watt. Dette skyldes at du i et lineært system enten vil ende opp med å skrive mange tungvint nuller i figurene eller ty til vitenskapelig notasjon. Decibel-enheter er derimot avhengige av logaritmer. Selv om dB-enheter tar litt tid å bli vant til, gjør de livet lettere ved å la deg bruke tall som er mer kompakte. For eksempel har en forsterker et dynamisk område på 100 dB; Dette betyr at de sterkeste signalene er 10 milliarder ganger sterkere enn de svakeste. Å jobbe med “100 dB” er lettere enn “10 milliarder kroner.”
Signalmåling og analyse
Før du gjør SNR-beregningen, trenger du måleverdier for hovedsignalet, S og støyen, N. Du kan bruke en signalstyrkeanalysator som viser signalene på et grafisk display. Disse skjermene viser vanligvis signalstyrken i desibel (dB) enheter. På den annen side kan du få "rå" signal- og støyverdier i enheter som volt eller watt. Dette er ikke dB-enheter, men du kan komme til dB-enheter ved å bruke en logaritmefunksjon.
SNR-beregning - enkelt
Hvis signal- og støymålingene dine allerede er i dB-form, trekker du bare støytallet fra hovedsignalet: S - N. For når du trekker fra logaritmer, er det det samme som å dele normale tall. Forskjellen på tallene er SNR. For eksempel: du måler et radiosignal med en styrke på -5 dB og et støysignal på -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR-beregning - komplisert
For å beregne SNR, del verdien av hovedsignalet med verdien av støyen, og ta deretter den vanlige logaritmen til resultatet:
\ text {SNR} = \ log {\ frac {S} {N}}
Det er ett skritt til: Hvis tallene for signalstyrken din er kraftenheter (watt), multipliser du med 20; hvis de er spenningsenheter, multipliser med 10.
For strøm:
\ text {SNR} = 20 \ log {\ frac {S} {N}}
For spenning:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {S} {N}}
Resultatet av denne beregningen er SNR i desibel. For eksempel er din målte støyverdi (N) 1 mikrovolt, og signalet ditt (S) er 200 millivolt. SNR er:
\ text {SNR} = 10 \ log {\ frac {0.2} {0.000001}} = 53 \ text {dB}
Betydningen av SNR
Signal / støy-forholdstall handler om styrken til ønsket signal sammenlignet med uønsket støy. Jo større tall, jo mer “skiller det seg ut” signalet i forhold til støyen, noe som betyr en klarere overføring av bedre teknisk kvalitet. Et negativt tall betyr at støyen er sterkere enn ønsket signal, som kan stave problemer, for eksempel en mobiltelefonsamtale som er for urolig til å forstå. For en taleoverføring av god kvalitet, for eksempel et mobilsignal, er SNR i gjennomsnitt rundt 30 dB, eller et signal som er 1000 ganger sterkere enn støyen. Enkelte lydutstyr har en SNR på 90 dB eller bedre; i så fall er signalet 1 milliard ganger sterkere enn støyen.