I elektronik och radio kan förhållandet mellan önskade elektroniska signaler och oönskade ljud variera över ett extremt brett område, upp till en miljard gånger eller mer. Beräkningen för signal-brusförhållandet (SNR) är antingen skillnaden mellan två logaritmer eller logaritmen för förhållandet mellan huvud- och ljudsignalerna.
Elektroniska signaler och brus
För bättre eller sämre, oönskade ljud är en naturligt förekommande och oundviklig del av signaler i alla elektroniska kretsar och överförda radiovågor. Varje kretskomponent, från transistorer till motstånd till ledningarna, består av atomer som vibrerar slumpmässigt som svar på omgivande temperatur. De slumpmässiga vibrationerna producerar elektrisk buller. I luften passerar radiosändningarna genom en miljö full av elektromagnetisk störning (EMI) från kraftledningar, industriutrustning, solen och många andra källor. En elektronikingenjör vill veta, vilken signal hennes utrustning får, hur mycket är buller och hur mycket är önskad information.
Om decibelenheter
Forskare och ingenjörer som arbetar med signaler använder ofta mätningar i decibel (dB) format i stället för standard linjära enheter som volt eller watt. Detta beror på att i ett linjärt system kommer du antingen att sluta skriva många omständliga nollor i dina figurer eller tillgripa vetenskaplig notering. Decibel-enheter, å andra sidan, är beroende av logaritmer. Även om dB-enheter tar lite att vänja sig, gör de livet enklare genom att låta dig använda nummer som är mer kompakta. Exempelvis har en förstärkare ett dynamiskt intervall på 100 dB; Det betyder att de starkaste signalerna är 10 miljarder gånger starkare än de svagaste. Att arbeta med "100 dB" är lättare än "10 miljarder."
Signalmätning och analys
Innan du gör SNR-beräkningen behöver du uppmätta värden på huvudsignalen S och ljudet, N. Du kan använda en signalstyrkanalysator som visar signalerna på en grafisk display. Dessa displayer visar typiskt signalstyrka i decibel (dB) -enheter. Å andra sidan kan du få "rå" signal- och ljudvärden i enheter som volt eller watt. Dessa är inte dB-enheter, men du kan komma till dB-enheter genom att använda en logaritmfunktion.
SNR-beräkning - Enkel
Om din signal- och ljudmätning redan finns i dB-formuläret, subtrahera du bara ljudsiffra från huvudsignalen: S - N. Eftersom när du subtraherar logaritmer är den densamma som att dividera normala tal. Skillnaden i siffrorna är SNR. Till exempel: du mäter en radiosignal med en styrka på -5 dB och en ljudsignal på -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
SNR-beräkning - Komplicerad
För att beräkna SNR, dela värdet på huvudsignalen med värdet av bruset och ta sedan det vanliga logaritmen för resultatet: logg (S ÷ N). Det finns ytterligare ett steg: Om din signalstyrka är maktenheter (watt), multiplicera med 20; om de är spänningsenheter multipliceras med 10. För effekt, SNR = 20 logg (S ÷ N); för spänning, SNR = 10 logg (S ÷ N). Resultatet av denna beräkning är SNR i decibel. Till exempel är ditt uppmätta ljudvärde (N) 1 mikrovolt, och din signal (S) är 200 millivolt. SNR är 10 logg (.2 ÷ .000001) eller 53 dB.
Betydelse av SNR
Signal-brusförhållandena handlar om styrkan hos den önskade signalen jämfört med oönskade buller. Ju större antal, ju mer den önskade signalen "sticker ut" i jämförelse med bruset, vilket innebär en tydligare överföring av bättre teknisk kvalitet. Ett negativt tal betyder att bruset är starkare än den önskade signalen, vilket kan stava problem, till exempel en mobiltelefonkonversation som är för förvirrad att förstå. För en röstöverföring av rätt kvalitet, såsom en cellulär signal, är SNR genomsnittligt 30 dB, eller en signal som är 1000 gånger starkare än bruset. En del ljudutrustning har en SNR på 90 dB eller bättre. i så fall är signalen 1 miljard gånger starkare än ljudet.
