NộI Dung
- Tín hiệu điện tử và tiếng ồn
- Giới thiệu về các đơn vị Decibel
- Đo lường và phân tích tín hiệu
- Tính toán SNR - Đơn giản
- Tính toán SNR - phức tạp
- Ý nghĩa của SNR
Trong điện tử và radio, tỷ lệ tín hiệu điện tử mong muốn với nhiễu không mong muốn có thể thay đổi trong phạm vi cực rộng, lên tới một tỷ lần hoặc hơn. Tính toán cho tỷ lệ tín hiệu / nhiễu (SNR) là sự khác biệt của hai logarit hoặc logarit của tỷ lệ giữa tín hiệu chính và tín hiệu nhiễu.
Tín hiệu điện tử và tiếng ồn
Dù tốt hay xấu, nhiễu không mong muốn là một phần tự nhiên và không thể giải thích được của các tín hiệu trong tất cả các mạch điện tử và sóng vô tuyến truyền đi. Mỗi thành phần mạch, từ bóng bán dẫn đến điện trở đến hệ thống dây điện, được tạo thành từ các nguyên tử dao động ngẫu nhiên để đáp ứng với nhiệt độ môi trường xung quanh; các rung động ngẫu nhiên tạo ra nhiễu điện. Trong không khí, các sóng vô tuyến truyền qua một môi trường đầy nhiễu điện từ (EMI) từ các đường dây điện, thiết bị công nghiệp, mặt trời và nhiều nguồn khác. Một kỹ sư điện tử muốn biết, về tín hiệu mà thiết bị của cô nhận được, tiếng ồn là bao nhiêu và thông tin mong muốn là bao nhiêu.
Giới thiệu về các đơn vị Decibel
Các nhà khoa học và kỹ sư làm việc với các tín hiệu thường sử dụng các phép đo ở định dạng decibel (dB) thay cho các đơn vị tuyến tính tiêu chuẩn như vôn hoặc watts. Điều này là do trong một hệ thống tuyến tính, cuối cùng bạn sẽ viết rất nhiều số không rườm rà trong các số liệu của mình hoặc sử dụng ký hiệu khoa học. Các đơn vị decibel, mặt khác, dựa vào logarit. Mặc dù các đơn vị dB đã quen với việc sử dụng, nhưng chúng giúp cuộc sống dễ dàng hơn bằng cách cho phép bạn sử dụng các số nhỏ gọn hơn. Ví dụ, bộ khuếch đại có dải động 100 dB; điều này có nghĩa là tín hiệu mạnh nhất mạnh hơn 10 tỷ lần so với tín hiệu yếu nhất. Làm việc với nhóm 100 dB, dễ dàng hơn 10 tỷ.
Đo lường và phân tích tín hiệu
Trước khi thực hiện tính toán SNR, bạn sẽ cần các giá trị đo của tín hiệu chính, S và nhiễu, N. Bạn có thể sử dụng bộ phân tích cường độ tín hiệu hiển thị các tín hiệu trên màn hình đồ họa. Những màn hình này thường hiển thị cường độ tín hiệu theo đơn vị decibel (dB). Mặt khác, bạn có thể được cung cấp các giá trị nhiễu và tín hiệu thô thô trong các đơn vị như vôn hoặc watts. Đây không phải là đơn vị dB, nhưng bạn có thể lấy đơn vị dB bằng cách áp dụng hàm logarit.
Tính toán SNR - Đơn giản
Nếu các phép đo tín hiệu và nhiễu của bạn đã ở dạng dB, chỉ cần trừ đi con số nhiễu từ tín hiệu chính: S - N. Bởi vì khi bạn trừ logarit, nó giống như chia các số bình thường. Sự khác biệt của các con số là SNR. Ví dụ: bạn đo tín hiệu vô tuyến có cường độ -5 dB và tín hiệu nhiễu -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Tính toán SNR - phức tạp
Để tính SNR, chia giá trị của tín hiệu chính cho giá trị của nhiễu và sau đó lấy logarit chung của kết quả: log (S N). Có thêm một bước nữa: Nếu số liệu cường độ tín hiệu của bạn là đơn vị công suất (watts), nhân với 20; nếu chúng là đơn vị điện áp, nhân với 10. Đối với công suất, SNR = 20 log (S N); đối với điện áp, SNR = 10 log (S N). Kết quả của phép tính này là SNR tính bằng decibel. Ví dụ: giá trị nhiễu đo được của bạn (N) là 1 microvolt và tín hiệu của bạn (S) là 200 millivolt. SNR là 10 log (.2 .000001) hoặc 53 dB.
Ý nghĩa của SNR
Số tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm là tất cả về cường độ của tín hiệu mong muốn so với nhiễu không mong muốn. Con số càng lớn, tín hiệu mong muốn càng nổi bật hơn so với nhiễu, nghĩa là truyền dẫn rõ ràng hơn với chất lượng kỹ thuật tốt hơn. Số âm có nghĩa là nhiễu mạnh hơn tín hiệu mong muốn, điều này có thể gây ra sự cố, chẳng hạn như một cuộc trò chuyện trên điện thoại di động mà quá bị cắt xén để hiểu. Đối với việc truyền giọng nói chất lượng công bằng như tín hiệu di động, SNR trung bình khoảng 30 dB hoặc tín hiệu mạnh hơn 1.000 lần so với nhiễu. Một số thiết bị âm thanh có SNR từ 90 dB trở lên; trong trường hợp đó, tín hiệu mạnh hơn 1 tỷ lần so với nhiễu.