Sådan beregnes signal til støj Ratio

I elektronik og radio kan forholdet mellem ønskede elektroniske signaler og uønsket støj variere over et meget bredt område, op til en milliard gange eller mere. Beregningen for signal-støjforholdet (SNR) er enten forskellen mellem to logaritmer eller logaritmen for forholdet mellem hoved- og støjsignaler.

Elektroniske signaler og støj

For bedre eller værre, uønsket støj er en naturligt forekommende og uundgåelig del af signaler i alle elektroniske kredsløb og transmitterede radiobølger. Hver kredsløbskomponent, fra transistorer til modstande til ledningerne, består af atomer, som vibrerer tilfældigt som reaktion på omgivelsestemperaturen; de tilfældige vibrationer producerer elektrisk støj. I luften passerer radiotransmissionerne gennem et miljø fyldt med elektromagnetisk interferens (EMI) fra kraftledninger, industrielt udstyr, solen og mange andre kilder. En elektronikingeniør ønsker at vide, om signalet, som hendes udstyr modtager, hvor meget er støj og hvor meget er ønsket information.

Om Decibel Units

Forskere og ingeniører, der arbejder med signaler, bruger ofte målinger i decibel (dB) format i stedet for standard lineære enheder som volt eller watt. Dette skyldes, at i et lineært system vil du enten ende med at skrive mange besværlige nuller i dine figurer eller ty til videnskabelig notation. Decibel-enheder på den anden side stole på logaritmer. Selv om dB-enheder tager noget ved at vænne sig til, gør de livet lettere ved at lade dig bruge numre, der er mere kompakte. For eksempel har en forstærker et dynamisk område på 100 dB; Det betyder, at de stærkeste signaler er 10 milliarder gange stærkere end de svageste. At arbejde med "100 dB" er lettere end "10 mia.".

Signalmåling og analyse

Før du foretager SNR-beregningen, skal du bruge målte værdier af hovedsignalet, S og støjen, N. Du kan bruge en signalstyrkeanalysator, der viser signalerne på et grafisk display. Disse displays viser typisk signalstyrke i decibel (dB) enheder. På den anden side kan du få "rå" signal- og støjværdier i enheder som volt eller watt. Disse er ikke dB-enheder, men du kan komme til dB-enheder ved at anvende en logaritmefunktion.

SNR-beregning - Simple

Hvis dine signal- og støjmålinger allerede findes i dB-formularen, skal du blot trække støjfigur fra hovedsignalet: S - N. Fordi når du trækker logaritmer, er det det samme som at dividere normale tal. Forskellen på tallene er SNR. For eksempel: Du måler et radiosignal med en styrke på -5 dB og et lydsignal på -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.

SNR Beregning - Kompliceret

For at beregne SNR, dividerer hovedsignalets værdi med værdien af ​​støj og tager derefter den fælles logaritmen af ​​resultatet: log (S ÷ N). Der er endnu et trin: Hvis dine signalstyrke tal er enheder af magt (watt), multipliceres med 20; hvis de er spændingsenheder, multipliceres med 10. For strøm, SNR = 20 log (S ÷ N); til spænding, SNR = 10 log (S ÷ N). Resultatet af denne beregning er SNR i decibel. For eksempel er din målte støjværdi (N) 1 mikrovolt, og dit signal (S) er 200 millivolt. SNR er 10 log (.2 ÷ .000001) eller 53 dB.

Betydning af SNR

Signal-støj-forholdstal handler om styrken af ​​det ønskede signal i forhold til uønsket støj. Jo større tallet jo mere det ønskede signal "skiller sig ud" i forhold til støj, hvilket betyder en klarere transmission af bedre teknisk kvalitet. Et negativt tal betyder, at støj er stærkere end det ønskede signal, hvilket kan stave problemer, som en mobiltelefon samtale, der er for forstyrret til at forstå. For en retfærdig stemmeoverførsel som et cellulært signal er SNR gennemsnitligt omkring 30 dB, eller et signal, der er 1.000 gange stærkere end støj. Nogle lydudstyr har en SNR på 90 dB eller bedre; i så fald er signalet 1 milliard gange stærkere end støj.