Соотношение сигнал/шум | Computerworld Россия
Соотношение сигнал/шум (его часто обозначают S/N или SNR) определяет силу сигнала относительно фонового шума канала передачи данных, а также устройства обработки сигнала или электронного устройства.
Определение
Соотношение сигнал/шум (его часто обозначают S/N или SNR) определяет силу сигнала относительно фонового шума канала передачи данных, а также устройства обработки сигнала или электронного устройства. Это соотношение определяет качество передачи данных. Если уровень фонового шума в канале высок, это может привести к снижению скорости передачи данных, поскольку передающий компьютер будет вынужден многократно посылать пакеты данных, которые не были прочитаны адресатом из-за слишком высокого уровня шума.
Шум — серьезный враг систем передачи данных. В какой бы среде ни «путешествовали» электроны, они порождают определенный электромагнитный шум. Когда сигнал передается по каналу связи, например по медному проводу или при трансляции в радиочастотном диапазоне, его всегда сопровождают фоновые электромагнитные помехи, или шум.
Соотношение сигнал/шум (S/N) — это количество нежелательного электромагнитного шума, отнесенное к силе сигнала. Если фоновый шум в канале передачи данных выше, чем сигнал, это может привести к снижению скорости передачи данных или нарушению стабильности работы системы.
Вот почему пассажирам запрещают пользоваться любыми электронными устройствами (в том числе сотовыми телефонами и мобильными компьютерами) на протяжении всего авиаперелета или по крайней мере во время взлета и посадки. Это меры предосторожности, которые гарантируют, что шум от таких устройств не повредит навигационной системе самолета, хотя, по общему признанию, это маловероятно.
Шум в проводах
В проводных системах проблемы, связанные с уровнем шума, разрешаются довольно просто в силу относительной замкнутости систем. Рассмотрим обычную локальную сеть, в которой низкоуровневые шумы от радио и других устройств могут вызвать помехи. Сеть Ethernet, работающая на частоте 10 МГц, в точке приема сигналов использует фильтр, чтобы отсечь сигналы, по частоте превышающие 10 МГц.
Еще один способ увеличить соотношение S/N — повысить мощность сигнала.
Стандарты задают уровень электромагнитных помех в разрешенном для производства оборудовании, с тем чтобы минимизировать помехи при передаче данных.
Целая область электросвязи посвящена способам максимального увеличения силы сигнала относительно нежелательного электромагнитного шума. В некоторых сложных устройствах, таких как радиотелескопы, для минимизации электромагнитных помех температуру микроэлектронных компонентов снижают почти до абсолютного нуля (-273°С).
Из-за высокого уровня электромагнитных помех компьютеру-отправителю, возможно, придется повторно передавать пакеты данных, которые пришли адресату искаженными из-за шума в проводном соединении. Это вызывает задержку получения передаваемых данных.
Вопросу подавления шумов в беспроводных коммуникациях уделяется особое внимание, поскольку электромагнитные помехи могут серьезно повлиять на передачу сигнала. Дело в том, что при беспроводных соединениях сигнал относительно слаб и к тому же затухает с большой скоростью — обратно пропорционально площади, «пройденной» сигналом, распространяющемуся по всем направлениям.
Неустойчивый сигнал
На качестве передачи сигнала сказывается и то, что может существовать множество источников электромагнитных помех, в том числе и окружающая среда. Силовые кабели и ретрансляционные вышки способны порождать весьма значительные электромагнитные помехи. Стены зданий могут блокировать или ослаблять сигналы.
Отражающие поверхности, такие как металлический забор и даже облака, могут задерживать сигналы. Поэтому один и тот же сигнал может быть получен из разных направлений в разное время, что вызывает искажение.
Один из способов минимизации уровня шума при беспроводных соединениях — это смена частот (frequency hopping), используемая в Bluetooth и в стандарте IEEE 802.11.
Передатчик посылает сигнал на одной частоте в течение заранее определенного короткого промежутка времени (речь идет о миллисекундах), затем переходит на другую частоту и передает сигнал в течение другого промежутка времени и т. д. Порядок и продолжительность изменения частот определяет конкретный алгоритм, а поскольку сигнал использует каждую из задействованных частот только в течение короткого периода времени, вероятность возникновения помех или искажения сигнала снижается.
И все же вопрос о S/N не теряет своей остроты. В 2001 году стоит ожидать появления множества устройств, использующих технологию Bluetooth.
На первый взгляд Bluetooth было бы совершенно естественно использовать для получения диагностической информации от машины, но до того момента, как подобные устройства будут устанавливаться в автомобилях, пройдет еще немало времени. И все из-за электромагнитных помех.
«Нам необходимо быть уверенными в том, что подобные устройства не вызовут помех в остальных системах автомобиля, — отметил Майк Хичме из корпорации General Motors. — Всякий раз, когда микропроцессор или коммутатор передает сигнал с помощью беспроводной связи, он может вызывать помехи в других системах автомобиля».
Если сигнал слабый, то иногда его заглушет фоновый шум. Для электронных систем это может быть остаточный шум компонентов устройства, космические лучи, помехи от других электронных устройств и многое другое. Как можно видеть из представленной диаграммы, когда уровень сигнала опускается ниже фонового шума, его информационное наполнение теряется.
Если сигнал сильный, то даже его самые слабые фрагменты не искажаются из-за шума и, таким образом, может поддерживаться большее различие в интенсивности (например, громкости) между самыми низкими и самыми высокими значениями сигнала. Величина, на которую максимальная интенсивность сигнала превышает минимальный уровень, когда этот сигнал еще можно выявить (то есть шумовой порог), называется динамическим диапазоном и обычно измеряется в децибелах.
Долой шум
Термин сигнал/шум первоначально возник в области разработки электрических схем как специальный количественный параметр, однако саму концепцию будет вполне справедливо применить к любому методу связи.
Например, дым костров может быть эффективным средством передачи сигналов на дальние расстояния, правда, до тех пор, пока не помешает природный «шум» — скажем, туман или дождь.
Или представьте себе место, где одновременно разговаривают десятки людей. Если вы хотите поговорить с кем-нибудь, то придется встать к своему собеседнику настолько близко, чтобы ваш голос (сигнал) можно было услышать сквозь звуки разговора окружающих (шум).
Наконец, обратите внимание на тысячи групп новостей, известных под общим названием Usenet. Мне часто приходится слышать от опытных пользователей (и, безусловно, самому сталкиваться с этим достаточно часто), что у многих групп REC (развлекательных) или ALT (альтернативных, то есть полностью неуправляемых), «недостаточно высокое соотношение сигнал/шум». Другими словами, слишком много людей публикуют сообщения, не несущие в себе, по сути, никакой информации; это часто случается, когда разгораются страсти вокруг какого-то, вообще говоря, пустякового вопроса.
Рассел КейОтношение сигнал/шум | это… Что такое Отношение сигнал/шум?
Отношение сигнал/шум (ОСШ; англ. signal-to-noise ratio, сокр. SNR) — безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума.
где P — средняя мощность, а A — среднеквадратичное значение амплитуды.
Обычно отношение сигнал/шум выражается в децибелах (дБ). Чем больше это отношение, тем меньше шум влияет на характеристики системы.
Содержание
|
Основные причины низких шумовых характеристик
Основные причины высокого уровня шума в сигнальных системах:
- рассогласованные линии передачи сигнала,
- тепловой шум в компонентах системы,
- недостаточная разрядность АЦП,
- резонансные явления,
- паразитные связи,
- самовозбуждение системы,
- нелинейность передаточных характеристик.
Методы улучшения характеристик
Чаще всего улучшения шумовых характеристик системы можно добиться правильным согласованием входов и выходов её составных частей.
Тогда паразитная ЭДС помехи, включённая последовательно с высоким внутренним сопротивлением источника шума будет подавлена.
Если спектр полезного сигнала отличается от спектра шума, улучшить отношение сигнал/шум можно ограничением полосы пропускания системы.
Шум квантования устраняется повышением разрядности АЦП.
Для улучшения шумовых характеристик сложных комплексов применяются методы электромагнитной совместимости.
Измерение
В аудиотехнике отношение сигнал/шум определяют путем измерения напряжения шума и сигнала на выходе усилителя или другого звуковоспроизводящего устройства среднеквадратичным милливольтметром либо анализатором спектра. Современные усилители и другая высококачественная аудиоаппаратура имеет показатель сигнал/шум около 100—120 дБ.
В системах с более высокими требованиями используются косвенные методы измерения отношения сигнал/шум, реализуемые на специализированной аппаратуре.
В музыке
Отношение сигнал/шум — параметр усилителя активных колонок, показывает насколько сильно шумит усилитель (от 60 до 135,5 дБ), если в отсутствие сигнала выкрутить регулятор громкости на максимум.
Чем больше значение сигнал/шум, тем более чистый звук обеспечивают колонки. Желательно, чтобы этот параметр был не менее 75 дБ, для мощных колонок с высококлассным звучанием не менее 90 дБ.
В видео
Отношение сигнал/шум — отношение уровня электрического сигнала к уровню шума этого сигнала, численно определяет содержание паразитных шумов в сигнале. Чем больше значение отношения сигнал/шум для видеосигнала, тем меньше помех и искажений имеет изображение на экране монитора. Значения отношения от 45 до 60 дБ соответствуют приемлемому качеству видеосигнала, значение менее 40 дБ означает высокий уровень шумов в видеосигнале и, как следствие, низкое качество видеоизображения.
См. также
- Шум квантования
- PSNR
- SFDR
Что такое отношение сигнал/шум и как оно измеряется?
СетьОт
- Роберт Шелдон
- Джон Берк, Исследования Немертес
В аналоговой и цифровой связи отношение сигнал/шум, часто обозначаемое как S/N или SNR, является мерой силы полезного сигнала по отношению к фоновому шуму (нежелательному сигналу).
Отношение сигнал/шум можно определить с помощью фиксированной формулы, которая сравнивает два уровня и возвращает соотношение, показывающее, влияет ли уровень шума на полезный сигнал.
Отношение обычно выражается одним числовым значением в децибелах (дБ). Отношение может быть нулем, положительным числом или отрицательным числом. Отношение сигнал/шум более 0 дБ указывает на то, что уровень сигнала выше уровня шума. Чем выше коэффициент, тем лучше качество сигнала.
Например, сигнал Wi-Fi с отношением сигнал/шум 40 дБ будет предоставлять более качественные сетевые услуги, чем сигнал с отношением сигнал/шум 20 дБ. Если отношение сигнал/шум сигнала Wi-Fi слишком низкое, это может повлиять на производительность сети, поскольку устройствам становится сложнее отличить нужный сигнал от шума. Это может привести к потере пакетов и повторной передаче данных, что приведет к снижению пропускной способности и увеличению задержки.
Шум включает любые нежелательные помехи, ухудшающие качество полезного сигнала.
Он может включать тепловой, квантовый, электронный, импульсный или интермодуляционный шум, а также другие формы шума. Факторы окружающей среды, такие как температура и влажность, также могут влиять на уровень шума.
Если шум достаточно значителен по сравнению с желаемым сигналом (то есть отношение сигнал-шум низкое), он может нарушить передачу широкого спектра данных, включая текстовые файлы, графику, телеметрию, приложения, а также аудио- и видеопотоки. .
Низкое отношение сигнал/шум может привести к потере пакетов и повторной передаче данных по сети. Инженеры связи всегда стремятся максимизировать отношение сигнал/шум. Традиционно для этого использовалась максимально узкая полоса пропускания принимающей системы, соответствующая желаемой скорости передачи данных. Однако есть и другие методы. Например, инженеры могут использовать методы расширения спектра для повышения производительности системы или увеличить мощность выходного сигнала для увеличения отношения сигнал/шум.
В некоторых высокоуровневых системах, таких как радиотелескопы, внутренние шумы минимизируются за счет снижения температуры приемной схемы почти до абсолютного нуля (-273 градуса Цельсия или -459 градусов по Фаренгейту). В беспроводных системах всегда важно оптимизировать работу передающих и приемных антенн.
Как рассчитать отношение сигнал/шум?Отношение сигнал/шум обычно измеряется в децибелах и может быть рассчитано с использованием логарифма по основанию 10. Однако точная формула зависит от того, как измеряются уровни сигнала и шума.
Например, если они измеряются в микровольтах, можно использовать следующую формулу:
Серийный номер = 20 log 10 (P s /P n )
P s — сигнал в микровольтах, а P n — шум в микровольтах.
Однако, если сигнал и шум измеряются в ваттах, формула немного отличается:
Серийный номер = 10 log 10 (P s /P n )
Буква P часто используется в этих формулах для обозначения 
Когда P s равно P n , отношение S/N будет равно 0. Отношение 0 дБ указывает, что сигнал напрямую конкурирует с уровнем шума, в результате чего сигнал граничит с нечитаемостью. В цифровой связи это может привести к снижению скорости передачи данных из-за частых ошибок, которые требуют от передающей системы повторной отправки пакетов данных.
Когда P s больше, чем P n , S/N будет положительным. В идеале P s должно быть намного больше, чем P n , чтобы свести к минимуму шумовые помехи. Например, предположим, что P s равняется 10 микровольтам, а P n равняется 1 микровольту. Поскольку 10 разделить на 1 равно 10, для расчета S/N можно использовать следующую формулу:
Сигнал/шум = 20 log 10
(10) = 20 дБОтношение 20 дБ означает, что сигнал хорошо читается. Если сигнал намного слабее, но все же выше уровня шума, скажем, 1,3 мкВ, то отношение сигнал/шум намного ниже, в данном случае всего 2,28 дБ:
Сигнал/шум = 20 log 10 (1,3) = 2,28 дБ
Это предельная ситуация, которая может повлиять на производительность сети, хотя это и не самая плохая возможная ситуация.
Когда P s меньше, чем P n , сигнал/шум является отрицательным, что означает низкое отношение сигнал/шум. В такой ситуации надежная связь практически невозможна, и необходимо предпринять шаги для увеличения уровня сигнала, снижения уровня шума или реализации комбинации того и другого.
Последнее обновление: август 2021 г.
Продолжить чтение Об отношении сигнал/шум (S/N или SNR)- 6 шагов для устранения проблем с сетью Wi-Fi
- Устранение неполадок с подключением к беспроводной сети за 10 шагов
- Как использовать traceroute для устранения сетевых проблем
- Какие 3 наиболее распространенные проблемы с сетью необходимо устранить?
- Широкополосный доступ и Wi-Fi: в чем разница?
3 типа опросов беспроводных сетей и способы их проведения
Автор: Дэвид Джейкобс
5 терминов встроенных систем, которые должны знать администраторы IoT
Автор: Джессика Лулка
осциллограф
Автор: TechTarget Contributor
усилитель
Автор: TechTarget Contributor
Унифицированные коммуникации
- Взвешивание плюсов и минусов асинхронного сотрудничества
Поставщики UCaaS разрабатывают инструменты, позволяющие удаленным сотрудникам сотрудничать в свободное от работы время.
Эта гибкость может принести пользу, но… - Компании сосредотачиваются на консолидации UCaaS
Замена избыточных инструментов для совместной работы платформой UCaaS находится в центре внимания многих компаний, стремящихся сократить унифицированные …
- Понимание плюсов и минусов горячих столов для гибридного офиса
Hot desking — это один из способов управления рабочими местами в гибридном офисе. Изучите некоторые плюсы и минусы горячих столов, чтобы решить, подходит ли это …
Эта гибкость может принести пользу, но…Мобильные вычисления
- Поиск лучших тарифных планов мобильных телефонов для малого бизнеса
Мобильный бизнес-план распространен на предприятиях, но для малого и среднего бизнеса картина не столь ясна. Если малый и средний бизнес решит приобрести телефон…
- 5 функций и платформ MDM для малого бизнеса
Когда предприятия малого и среднего бизнеса развертывают мобильные устройства, им необходимо найти жизнеспособное MDM, которое может удовлетворить их потребности.
Прочитайте о 5 ключевых функциях, на которые стоит обратить внимание… - Как малому бизнесу выбрать подходящие мобильные устройства
Для предприятий малого и среднего бизнеса, испытывающих нехватку денежных средств, развертывание мобильных устройств может показаться излишним. Тем не менее, мобильные устройства являются ценным инструментом для повышения …
Прочитайте о 5 ключевых функциях, на которые стоит обратить внимание…Дата-центр
- Квантовые центры обработки данных могут быть способом будущего
Квантовые вычисления обладают большим потенциалом для высокопроизводительных вычислений. Но технология все еще находится на ранней стадии, так что возможно…
- Изучите различные варианты использования озера данных и хранилища данных
Озера данных и хранилища данных хранят большие данные. При выборе озера или склада учитывайте такие факторы, как стоимость и то, что …
- Классические и квантовые вычисления: в чем разница?
Классические и квантовые компьютеры имеют много различий в своих вычислительных возможностях и рабочих характеристиках.
Знай их…
Знай их…ИТ-канал
- Перспективы кибербезопасности 2023: консультанты называют 6 тенденций
Руководители
ИТ-служб прогнозируют большее внимание обучению и защите пользователей, безопасности цепочки поставок и машинному обучению. И…
- Украинские разработчики программного обеспечения справляются с отключением электроэнергии
Поставщики ИТ-услуг используют сочетание дизельных генераторов, портативных электростанций, Starlink и творческого планирования работы, чтобы добиться …
- 8 тенденций индустрии ИТ-услуг, за которыми стоит следить в 2023 году
Экономическая неопределенность усложняет бизнес-перспективы MSP фирм, оказывающих профессиональные услуги. Окружающая среда может усилить облако…
Что такое отношение сигнал/шум и как его рассчитать? | Блог Advanced PCB Design
Будучи подростком, изучая все тонкости автомобильной аудиосистемы, я часто наслаждался мельчайшими деталями каждой ноты.
Для меня музыка опьяняла почти так же сильно, как науки и электроника. Однако в это время на первый план выходит появление компакт-дисков и, конечно же, автомобильного сабвуфера.
До появления компакт-дисков винил был очевидным выбором для воспроизведения звука с точки зрения удовольствия от прослушивания. Тем не менее, многие утверждают, что это все еще так, при определенных условиях. Более того, компакт-диск в то время изменил правила игры, и его четкость по сравнению с кассетной лентой была неоспоримой. Точно так же, как существовал спрос на устройства для воспроизведения нового видеостандарта 4K, то же самое было и с компакт-дисками.
Что, конечно же, положило начало автомобильному аудио CD-ресиверу. Благодаря превосходной четкости и простоте использования CD-ресивер был полным. Однако там, где есть капитализм, вы обязательно найдете прямую конкуренцию. Это, безусловно, имело место в случае с CD-ресивером, и самым высмеивающим отличием, которое высококачественные автомобильные аудиокомпоненты могли использовать, чтобы повлиять на своих клиентов, была превосходная четкость.
Четкость, о которой они говорили, была достижима только благодаря их превосходным характеристикам отношения сигнал/шум.
Единственной характеристикой, которая всегда была лучше, чем у младших брендов, было отношение сигнал/шум (SNR). Кроме того, даже для нетренированного уха разница в чистоте и музыкальном присутствии была неоспоримой. Таким образом, если SNR может иметь такое большое значение в чистоте музыкального звука, то его важность в приложениях для передачи сигналов экспоненциально более критична. Поэтому в следующих нескольких абзацах я расскажу об отношении SNR и о том, как его рассчитать для обеспечения проектной точности.
Что такое отношение сигнал/шум?
С точки зрения определения, SNR или отношение сигнал-шум — это соотношение между полезной информацией или мощностью сигнала и нежелательным сигналом или мощностью фонового шума.
Кроме того, SNR — это параметр измерения, используемый в областях науки и техники, который сравнивает уровень полезного сигнала с уровнем фонового шума.
Другими словами, SNR представляет собой отношение мощности сигнала к мощности шума, и его единицей выражения обычно являются децибелы (дБ). Кроме того, отношение больше 0 дБ или больше 1:1 означает больше сигнала, чем шума.
Помимо технического определения SNR, я определяю его в других терминах с помощью сравнительного анализа. Например, скажите, что вы и еще один человек находитесь в большой комнате и разговариваете. Однако в комнате полно других людей, которые тоже разговаривают. Кроме того, некоторые из других людей также имеют схожие с вами и другим человеком, участвующими в вашем обсуждении, голосовые паттерны. Как вы понимаете, было бы трудно разобрать, кто что говорит.
Почему важно отношение сигнал/шум?
В предыдущем сравнении вы можете лучше понять, что подразумевается под нежелательным сигналом или шумом. Как вы также можете себе представить, было бы почти невозможно понять другую сторону, участвующую в вашем разговоре. Кроме того, в подобном сценарии мы бы считали это проблемой отношения сигнал-шум или эквивалентом отношения сигнал-шум, которое ниже допустимых параметров.
Теперь предположим, что полезный сигнал представляет собой важные данные со строгим или узким допуском на ошибки, и есть другие сигналы, нарушающие ваш желаемый сигнал. Опять же, это сделало бы задачу приемника экспоненциально более сложной по расшифровке полезного сигнала. Таким образом, именно это делает столь важным высокое отношение сигнал/шум. Кроме того, в некоторых случаях это также может означать разницу в функционировании устройства, и во всех случаях это влияет на производительность между передатчиком и приемником.
В беспроводной технологии ключом к производительности устройства является способность устройства отличать применяемые сигналы как достоверную информацию от любого фонового шума или сигналов в спектре. Это олицетворяет определение стандартов, для установления которых используются спецификации SNR. Кроме того, стандарты, о которых я говорю, также обеспечивают надлежащую работу беспроводной сети.
Основы расчета отношения сигнал-шум
Говоря простыми словами, отношение сигнал-шум представляет собой разницу между полезным сигналом и минимальным шумом.
Кроме того, с точки зрения определения, минимальный уровень шума — это кажущиеся фоновые передачи, создаваемые другими устройствами или устройствами, которые непреднамеренно создают помехи на аналогичной частоте. Следовательно, чтобы установить отношение сигнал/шум, необходимо найти измеримую разницу между уровнем полезного сигнала и нежелательным шумом, вычитая значение шума из значения уровня сигнала.
Достижение желаемой целостности сигнала может быть затруднено на любом этапе проектирования.
Гипотетически, если радиоустройство вашего устройства принимает сигнал -65 дБм (децибел на милливатт), а минимальный уровень шума составляет -80 дБм, то результирующее отношение сигнал/шум составляет 15 дБ. Тогда это будет отражаться как мощность сигнала 15 дБ для этого беспроводного соединения. Как я уверен, вы знаете, что с точки зрения возможности подключения к беспроводным сетям, эксперты утверждают, что отношение сигнал-шум должно быть не менее 20 дБ, чтобы, скажем, просматривать веб-страницы.
Однако ниже приведены требования к SNR в сравнении со значениями SNR:
от 5 дБ до 10 дБ : ниже минимального уровня для установления соединения из-за того, что уровень шума почти неотличим от полезного сигнала (полезная информация).
от 10 дБ до 15 дБ : принятый минимум для установления ненадежного соединения.
от 15 дБ до 25 дБ : обычно считается минимально приемлемым уровнем для установления плохой связи.
от 25 дБ до 40 дБ : считается хорошим.
41 дБ или выше : считается отличным.
Хотя SNR обычно используется для количественной оценки четкости или силы электрических сигналов, его также можно применять к любой форме сигнала (передачи).
Например, он используется для описания уровней изотопов в ледяных ядрах, биохимических сигналов между клетками или чистоты звука для автомобильных усилителей и источников (DVD, CD или цифровых). Однако для аудиокомпонентов значение SNR всегда положительное. Например, ОСШ 95 дБ означает, что уровень звукового сигнала на 95 дБ выше уровня шума. Что, в свою очередь, означает, что SNR 95 дБ лучше, чем 80 дБ.
Как рассчитать отношение сигнал-шум
Вычисления SNR могут быть простыми или сложными, в зависимости от рассматриваемых устройств и имеющихся у вас данных. Итак, если ваши измерения ОСШ уже представлены в децибелах, вы можете вычесть количество шума из желаемого сигнала: ОСШ = S — N. Это потому, что вычитание логарифмов эквивалентно делению нормальных чисел. Кроме того, разница в числах равна SNR. Например, вы измеряете радиосигнал мощностью -10 дБ и шумовой сигнал -50 дБ. -10 — (-50) = 40 дБ.
Как я уже говорил ранее, вычисление SNR также может быть задействовано.
Итак, для сложных вычислений вы делите значение полезного сигнала на количество шума, а затем берете десятичный логарифм результата, то есть log (S ÷ N). После этого, если измерения уровня сигнала выражены в ваттах (мощность), вы умножаете на 20. Однако, если они являются единицами напряжения, вы умножаете на 10.
Кроме того, для мощности SNR = 20 log ( S ÷ N), а для напряжения SNR = 10 log (S ÷ N). Кроме того, результирующий расчет представляет собой SNR в децибелах. Например, ваше измеренное значение шума (N) составляет 2 мкВ, а ваш сигнал (S) — 300 мВ. SNR составляет 10 log (0,3 ÷ 0,000002) или приблизительно 62 дБ.
Формула соотношения сигнал-шум и пропускная способность канала
Соотношение сигнал-шум влияет на все беспроводные сети, включая Bluetooth, Wi-Fi, 4G, 4G LTE и 5G, поскольку их работа зависит от радиосигналов. Кроме того, поскольку они функционируют за счет использования радиосигналов, каждый из упомянутых способов связи имеет максимальную пропускную способность канала.
Более того, с увеличением SNR увеличивается и пропускная способность канала.
В целом пропускная способность канала, полоса пропускания и отношение сигнал/шум влияют на максимальную пропускную способность каналов связи. Причем это открытие принадлежит Клоду Шеннону, и он делает эту корреляцию во время Второй мировой войны. В современных областях электроники и науки инженеры и ученые называют его законом Шеннона или теоремой Шеннона-Хартли.
В соответствии с законом Шеннона следующая формула отображает эту корреляцию, которая формирует отношение, зависящее от пропускной способности:
C = W log2(1 + S/N)
В этой формуле:
C равно пропускной способности канала (биты /s)
S равно средней мощности принятого сигнала
N равно средней мощности шума
Вт равно ширине полосы частот (Гц)
Теорема Шеннона-Хартли показывает, что значения S (средняя мощность сигнала), N ( средняя мощность шума), а W (полоса пропускания) устанавливает предел скорости передачи.
Достижение технических решений с учетом сложных требований к сигналу является полезным в современной развивающейся отрасли.
Важность точного расчета отношения сигнал/шум является обязательным условием эффективной и точной разработки. Кроме того, вычисление отношения сигнал-шум также позволит получить представление о функциональных возможностях и характеристиках конструкции. Время, чтобы осознать, что дизайн неосуществим, наступает до этапа производства. Поэтому важно оценивать параметры конструкции с помощью расчетов, а также моделирования.
К счастью, благодаря набору инструментов для проектирования и анализа Cadence ваши дизайнеры и производственные группы будут работать вместе над внедрением надлежащих методов расчета отношения сигнал/шум во всех ваших проектах печатных плат. Allegro PCB Designer — это решение для компоновки, которое вы искали, и оно, несомненно, может облегчить реализацию эффективных стратегий соотношения сигнал/шум в ваших текущих и будущих проектах печатных плат.