In elettronica e radio, il rapporto tra i segnali elettronici desiderati e il rumore indesiderato può variare su un intervallo estremamente ampio, fino a un miliardo di volte o più. Il calcolo del rapporto segnale-rumore (SNR) è o la differenza tra due logaritmi o il logaritmo del rapporto tra i segnali principali e quelli acustici.

Segnali elettronici e rumore

Per meglio o peggio, il rumore indesiderato è una parte naturale e ineluttabile dei segnali in tutti i circuiti elettronici e le onde radio trasmesse. Ogni componente del circuito, dai transistor ai resistori al cablaggio, è costituito da atomi che vibrano casualmente in risposta alla temperatura ambiente; le vibrazioni casuali producono rumore elettrico. Nell'aria, le trasmissioni radio attraversano un ambiente pieno di interferenze elettromagnetiche (EMI) da linee elettriche, apparecchiature industriali, il sole e molte altre fonti. Un ingegnere elettronico vuole sapere, del segnale ricevuto dalla sua apparecchiatura, quanto è il rumore e quanto è l'informazione desiderata.

Informazioni sulle unità di Decibel

Gli scienziati e gli ingegneri che lavorano con i segnali usano spesso le misurazioni in formato decibel (dB) al posto di unità lineari standard come volt o watt. Questo perché in un sistema lineare, finirai per scrivere un sacco di zeri ingombranti nelle tue figure o ricorrere alla notazione scientifica. Le unità di decibel, d'altra parte, si basano sui logaritmi. Sebbene le unità dB si abituino, rendono la vita più semplice, consentendo di utilizzare numeri più compatti. Ad esempio, un amplificatore ha una gamma dinamica di 100 dB; questo significa che i segnali più forti sono 10 miliardi di volte più forti di quelli più deboli. Lavorare con "100 dB" è più facile di "10 miliardi".

Misura e analisi del segnale

Prima di eseguire il calcolo SNR, sono necessari i valori misurati del segnale principale, S, e il rumore, N. È possibile utilizzare un analizzatore di potenza del segnale che mostra i segnali su un display grafico. Questi display in genere mostrano la potenza del segnale in unità di decibel (dB). D'altra parte, potresti ricevere dati "grezzi" di segnale e rumore in unità come volt o watt. Queste non sono unità dB, ma è possibile ottenere unità dB applicando una funzione logaritmo.

Calcolo SNR - Semplice

Se le misure del segnale e del rumore sono già in forma dB, basta sottrarre figura del rumore dal segnale principale: S - N. Perché quando si sottrae i logaritmi, equivale a dividere i numeri normali. La differenza tra i numeri è l'SNR. Ad esempio: si misura un segnale radio con una forza di -5 dB e un segnale di rumore di -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.

Calcolo SNR - Complicato

Per calcolare SNR, dividere il valore del segnale principale per il valore del rumore, quindi prendere il valore comune logaritmo del risultato: log (S ÷ N). C'è un altro passaggio: se le tue cifre di forza del segnale sono unità di potenza (watt), moltiplicale per 20; se sono unità di tensione, moltiplicare per 10. Per potenza, SNR = 20 log (S ÷ N); per tensione, SNR = 10 log (S ÷ N). Il risultato di questo calcolo è l'SNR in decibel. Ad esempio, il valore di rumore misurato (N) è 1 microvolt e il segnale (S) è 200 millivolt. L'SNR è 10 log (.2 ÷ .000001) o 53 dB.

Significato di SNR

I numeri di rapporto segnale-rumore sono tutti sulla forza del segnale desiderato rispetto al rumore indesiderato. Maggiore è il numero, più il segnale desiderato "spicca" rispetto al rumore, il che significa una trasmissione più chiara di una migliore qualità tecnica. Un numero negativo significa che il rumore è più forte del segnale desiderato, il che può significare problemi, come una conversazione telefonica troppo confusa per capire. Per una trasmissione vocale di qualità discreta come un segnale cellulare, l'SNR ha una media di circa 30 dB o un segnale 1000 volte più forte del rumore. Alcune apparecchiature audio hanno un SNR di 90 dB o superiore; in tal caso, il segnale è 1 miliardo di volte più forte del rumore.