En électronique et en radio, le rapport entre les signaux électroniques souhaités et les bruits indésirables peut varier dans une gamme extrêmement large, jusqu'à un milliard de fois ou plus. Le calcul du rapport signal /bruit (SNR) est soit la différence de deux logarithmes, soit le logarithme du rapport des signaux principal et de bruit.

Signaux électroniques et bruit

Pour mieux ou moins bien, 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 au câblage, est constitué d'atomes qui vibrent de manière aléatoire en réponse à la température ambiante; les vibrations aléatoires produisent du bruit électrique. Dans l'air, les transmissions radio traversent un environnement rempli d'interférences électromagnétiques (EMI) provenant des lignes électriques, des équipements industriels, du soleil et de nombreuses autres sources. Un ingénieur en électronique veut savoir, du signal reçu par son équipement, quel est le bruit et quelle est l'information désirée.

À propos des unités Decibel

Les scientifiques et les ingénieurs qui utilisent des signaux utilisent souvent des mesures en format décibel (dB) à la place des unités linéaires standard comme volts ou watts. C'est parce que dans un système linéaire, vous finirez soit par écrire beaucoup de zéros encombrants dans vos chiffres, soit par recourir à la notation scientifique. D'autre part, les unités décibels s'appuient sur des logarithmes. Bien que les unités dB prennent un peu de temps pour s'y habituer, elles vous facilitent la vie en vous permettant d'utiliser des nombres 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 signaux les plus faibles. Travailler avec "100 dB" est plus facile que "10 milliards".

Mesure et analyse du signal

Avant de faire le calcul du SNR, vous aurez besoin des valeurs mesurées du signal principal, S, et le bruit, N. Vous pourriez utiliser un analyseur de force de signal qui montre les signaux sur un affichage graphique. Ces affichages montrent généralement la force du signal en unités de décibels (dB). D'un autre côté, vous pouvez recevoir des valeurs de signal et de bruit "brutes" en unités telles que volts ou watts. Ce ne sont pas des unités dB, mais vous pouvez obtenir des unités dB en appliquant une fonction logarithme.

Calcul SNR - Simple

Si vos mesures de signal et de bruit sont déjà en dB, soustrayez simplement le chiffre de bruit du signal principal: S - N. Parce que lorsque vous soustrayez des logarithmes, cela revient à diviser les nombres normaux. La différence des nombres est le SNR. Par exemple: vous mesurez un signal radio avec une intensité de -5 dB et un signal de bruit de -40 dB. -5 - (-40) = 35 dB.

Calcul SNR - Complicated

Pour calculer SNR, diviser la valeur du signal principal par la valeur du bruit, puis prendre le commun logarithme du résultat: log (S ÷ N). Il y a encore une étape: si les chiffres de votre force de signal sont des unités de puissance (watts), multipliez par 20; s'il s'agit d'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) est de 200 millivolts. Le SNR est de 10 log (.2 ÷ .000001) ou de 53 dB.

Signification de SNR

Les nombres de rapport signal /bruit sont tous liés à la puissance du signal désiré par rapport au bruit indésirable. Plus le nombre est grand, plus le signal souhaité "ressort" par rapport au bruit, ce qui signifie une transmission plus claire d'une meilleure qualité technique. Un nombre négatif signifie que le bruit est plus fort que le signal désiré, ce qui peut causer des problèmes, comme une conversation téléphonique trop brouillée pour comprendre. Pour une transmission de la voix de bonne qualité, comme un signal cellulaire, le SNR atteint en moyenne 30 dB, ou un signal 1000 fois plus fort que le bruit. Certains équipements audio ont un rapport signal sur bruit de 90 dB ou mieux; dans ce cas, le signal est 1 milliard de fois plus fort que le bruit.