Sådan beregnes signal /støjforhold

I elektronik og radio kan forholdet mellem ønskede elektroniske signaler og uønsket støj variere over et ekstremt bredt område, op til en milliard gange eller mere. Beregningen af signal-til-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, der vibrerer tilfældigt som reaktion på omgivelsestemperatur; de tilfældige vibrationer producerer elektrisk støj. I luften passerer radiotransmissioner gennem et miljø fuldt af elektromagnetisk interferens (EMI) fra kraftledninger, industrielt udstyr, solen og mange andre kilder. En elektronikingeniør vil vide, om det signal, hendes udstyr modtager, hvor meget der er støj, og hvor meget der ønskes information.
Om Decibel-enheder

Forskere og ingeniører, der arbejder med signaler, bruger ofte målinger i decibel ( dB) format i stedet for standardlinjære enheder som volt eller watt. Dette skyldes, at i et lineært system vil du enten ende med at skrive en masse besværlige nuller i dine figurer eller tage til videnskabelig notation. Decibel-enheder er på den anden side afhængige af logaritmer. Selvom dB-enheder tager noget at vænne sig til, gør de livet lettere ved at lade dig bruge tal, 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 milliarder.”
Signalmåling og analyse

Inden du udfører SNR-beregningen, skal du have målte værdier for hovedsignalet, S og støj, N. Du bruger muligvis en signalstyrke-analysator, der viser signalerne på en grafisk skærm. Disse skærme viser typisk signalstyrke i decibel-enheder (dB). På den anden side får du muligvis "rå" signal- og støjværdier i enheder som volt eller watt. Dette er ikke dB-enheder, men du kan komme til dB-enheder ved at anvende en logaritmefunktion.
SNR Beregning - Simpel

Hvis dine signal- og støjmålinger allerede er i dB-form, trækker du simpelthen støjtallet fra hovedsignalet: S - N. Fordi når du trækker fra logaritmer, er det det samme som at dele normale tal. Forskellen mellem numrene er SNR. For eksempel: du måler et radiosignal med en styrke på -5 dB og et støjsignal på -40 dB. -5 - (-40) \u003d 35 dB.
SNR Beregning - Kompliceret

For at beregne SNR skal du dele værdien på hovedsignalet med værdien på støj og derefter tage den fælles logaritme for resultat: log (S ÷ N). Der er endnu et trin: Hvis dine signalstyrkestal er effektenheder (watt), skal du multiplicere med 20; hvis de er spændingsenheder, ganges med 10. For strøm, SNR \u003d 20 log (S ÷ N); for spænding, SNR \u003d 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

Tall til signal-støj-forhold handler om styrken af det ønskede signal sammenlignet med den uønskede støj. Jo større nummer, jo mere skiller det ønskede signal sig ud i sammenligning med støj, hvilket betyder en klarere transmission af bedre teknisk kvalitet. Et negativt tal betyder, at støjen er stærkere end det ønskede signal, hvilket kan stave problemer, såsom en mobiltelefonsamtale, der er for forvirret til at forstå. For en stemmetransmission af fair kvalitet, såsom et cellulært signal, gennemsnitligt SNR omkring 30 dB, eller et signal, der er 1000 gange stærkere end støj. Nogle lydudstyr har en SNR på 90 dB eller bedre; i dette tilfælde er signalet 1 milliard gange stærkere end støjen.