Contenu
- Signaux électroniques et bruit
- À propos des unités décibels
- Mesure et analyse du signal
- Calcul SNR - Simple
- Calcul SNR - Compliqué
- Signification de SNR
En électronique et en radio, le rapport entre les signaux électroniques souhaités et le bruit indésirable peut varier sur une plage extrêmement étendue, jusqu’à un milliard de fois ou plus. Le calcul du rapport signal sur bruit (SNR) est soit la différence de deux logarithmes, soit le logarithme du rapport entre le signal principal et le signal de bruit.
Signaux électroniques et bruit
Pour le meilleur ou pour le pire, le bruit indésirable est une partie naturelle et inévitable des signaux dans tous les circuits électroniques et les ondes radio transmises. Chaque composant du circuit, des transistors aux résistances en passant par le câblage, est constitué d'atomes qui vibrent de manière aléatoire en réponse à la température ambiante; les vibrations aléatoires produisent un bruit électrique. Dans les airs, les transmissions radio passent dans un environnement chargé d'interférences électromagnétiques (EMI) provenant de lignes électriques, d'équipements industriels, du soleil et de nombreuses autres sources. Un ingénieur en électronique veut savoir, du signal reçu par son équipement, quelle est la quantité de bruit et quelle est l'information souhaitée.
À propos des unités décibels
Les scientifiques et les ingénieurs qui travaillent avec des signaux utilisent souvent des mesures au format décibel (dB) à la place des unités linéaires standard telles que les volts ou les watts. En effet, dans un système linéaire, vous finirez par écrire beaucoup de zéros encombrants dans vos figures, ou vous aurez recours à la notation scientifique. Les unités en décibels, par contre, dépendent des logarithmes. Bien que les unités dB prennent un certain temps pour s’y habituer, elles facilitent la vie en vous permettant d’utiliser des chiffres plus compacts. Par exemple, un amplificateur a une plage dynamique de 100 dB; Cela signifie que les signaux les plus forts sont 10 milliards de fois plus forts que les plus faibles. Travailler avec «100 dB» est plus facile que «10 milliards».
Mesure et analyse du signal
Avant de faire le calcul du RSB, vous aurez besoin des valeurs mesurées du signal principal, S, et du bruit, N. Vous pouvez utiliser un analyseur d’intensité du signal qui affiche les signaux sur un écran graphique. Ces affichages indiquent généralement la force du signal en décibels (dB). D'autre part, vous pouvez recevoir des valeurs de signal et de bruit «brutes» en unités telles que les volts ou les watts. Ce ne sont pas des unités dB, mais vous pouvez obtenir des unités dB en appliquant une fonction logarithmique.
Calcul SNR - Simple
Si vos mesures de signal et de bruit sont déjà sous forme de dB, il vous suffit de soustraire le facteur de bruit du signal principal: S - N. Parce que, lorsque vous soustrayez des logarithmes, cela revient à diviser des nombres normaux. La différence des nombres est le SNR. Par exemple: vous mesurez un signal radio avec une force de -5 dB et un signal de bruit de -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.
Calcul SNR - Compliqué
Pour calculer le RSB, divisez la valeur du signal principal par la valeur du bruit, puis prenez le logarithme commun du résultat: log (S ÷ N). Il ne reste plus qu’une étape: si les valeurs de force de votre signal sont des unités de puissance (watts), multipliez par 20; si ce sont des unités de tension, multiplier par 10. Pour la puissance, SNR = 20 log (S ÷ N); pour la tension, SNR = 10 log (S N). Le résultat de ce calcul est le SNR en décibels. Par exemple, votre valeur de bruit mesurée (N) est de 1 microvolt et votre signal (S) de 200 millivolts. Le RSB est de 10 log (0,2 ÷, 000001) ou 53 dB.
Signification de SNR
Les chiffres du rapport signal sur bruit concernent la force du signal souhaité par rapport au bruit indésirable. Plus le nombre est élevé, plus le signal souhaité «ressort» par rapport au bruit, ce qui signifie une transmission plus claire, de meilleure qualité technique. Un nombre négatif signifie que le bruit est plus fort que le signal souhaité, ce qui peut causer des problèmes, par exemple une conversation sur un téléphone portable qui est trop tronquée pour être comprise. Pour une transmission vocale de bonne qualité, telle qu’un signal cellulaire, le SNR est en moyenne d’environ 30 dB, ou un signal 1 000 fois plus puissant que le bruit. Certains équipements audio ont un RSB de 90 dB ou mieux; dans ce cas, le signal est 1 milliard de fois plus puissant que le bruit.