Vsebina
- Elektronski signali in hrup
- O enotah Decibel
- Merjenje in analiza signala
- Izračun SNR - preprosto
- Izračun SNR - zapleteno
- Pomen SNR
V elektroniki in radiu se lahko razmerje želenih elektronskih signalov proti neželenemu hrupu spreminja v izjemno širokem razponu, do milijarde ali več. Izračun razmerja med signalom in šumom (SNR) je bodisi razlika dveh logaritmov bodisi logaritem razmerja glavnega in hrupnega signala.
Elektronski signali in hrup
Za boljše ali slabše stanje je neželen hrup v naravi in neizogiben del signalov v vseh elektronskih vezjih in oddanih radijskih valovih. Vsaka komponenta vezja, od tranzistorjev do uporov do ožičenja, je sestavljena iz atomov, ki naključno vibrirajo kot odziv na temperaturo okolice; naključne vibracije proizvajajo električni hrup. V zraku radijski prenosi prehajajo skozi okolje, polno elektromagnetnih motenj (EMI) iz daljnovodov, industrijske opreme, sonca in mnogih drugih virov. Inženir elektronike želi vedeti, kakšen signal dobi njena oprema, koliko je hrupa in koliko želenih informacij.
O enotah Decibel
Znanstveniki in inženirji, ki delajo s signali, pogosto uporabljajo meritve v formatu decibela (dB) namesto standardnih linearnih enot, kot so volti ali vati. To je zato, ker boste v linearnem sistemu na koncu napisali veliko okornih ničel v svojih slikah ali se zatekli k znanstveni zapisu. Decibelske enote se nasprotno zanašajo na logaritme. Čeprav se dB enote nekoliko navadijo, ti olajšajo življenje, saj omogočajo uporabo bolj kompaktnih številk. Na primer, ojačevalnik ima dinamični razpon 100 dB; to pomeni, da so najmočnejši signali 10 milijard krat močnejši od najšibkejših. Delo z "100 dB" je lažje kot "10 milijard".
Merjenje in analiza signala
Preden izračunate SNR, boste potrebovali izmerjene vrednosti glavnega signala, S in hrupa, N. Uporabite lahko analizator jakosti signala, ki prikazuje signale na grafičnem zaslonu. Ti prikazovalniki običajno prikazujejo jakost signala v enotah decibela (dB). Po drugi strani pa se vam lahko dajo „surove“ vrednosti signala in hrupa v enotah, kot so volti ali vati. To niso enote dB, do enot dB pa lahko pridete z uporabo funkcije logaritma.
Izračun SNR - preprosto
Če so meritve signala in hrupa že v dB obliki, preprosto odštejte vrednost hrupa od glavnega signala: S - N. Ker če odštejete logaritme, je to enako kot deljenje običajnih števil. Razlika med številkami je SNR. Na primer: izmerite radijski signal z močjo -5 dB in zvočni signal -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Izračun SNR - zapleteno
Za izračun SNR razdelite vrednost glavnega signala z vrednostjo hrupa in nato vzemite skupni logaritem rezultata: log (S ÷ N). Tu je še en korak: če so podatki o jakosti signala enote moči (vatov), pomnožite z 20; če so enote napetosti, pomnožite z 10. Za moč SNR = 20 log (S ÷ N); za napetost, SNR = 10 log (S ÷ N). Rezultat tega izračuna je SNR v decibelih. Na primer, vaša izmerjena vrednost hrupa (N) je 1 mikrovolt, vaš signal (S) pa 200 milivoltov. SNR je 10 log (.2 ÷ .000001) ali 53 dB.
Pomen SNR
Številke razmerja med signalom in šumom vsebujejo moč želenega signala v primerjavi z neželenim hrupom. Večja kot je številka, bolj "izstopa" želen signal v primerjavi s hrupom, kar pomeni jasnejši prenos boljše tehnične kakovosti. Negativno število pomeni, da je hrup močnejši od želenega signala, kar lahko črkuje težave, na primer pogovor s mobilnim telefonom, ki je preveč zaskrbljen, da bi ga razumeli. Za pošteno kakovost prenosa glasov, kot je mobilni signal, SNR povprečno znaša približno 30 dB ali signal, ki je 1000-krat močnejši od hrupa. Nekatera zvočna oprema ima SNR 90 dB ali več; signal je v tem primeru milijardo krat močnejši od hrupa.