En tant quadolescent, tout en apprenant les tenants et les aboutissants de laudio automobile, je baigné dans le détail de chaque note. Pour moi, la musique était enivrante, presque autant que les domaines de la science et de lélectronique. Cependant, à cette époque, lapparition du disque compact et, bien sûr, du caisson de basses de la voiture occupait le devant de la scène.
Avant le disque compact, le vinyle était le choix évident pour la reproduction audio, en termes du plaisir découte. Cependant, beaucoup diront que cest toujours le cas, sous certaines conditions. De plus, le CD a changé la donne à lépoque, et la clarté quil offrait par rapport à la cassette était indéniable. Tout comme il y avait une demande pour des appareils pour lire la nouvelle norme vidéo 4K daujourdhui, il en était de même pour le disque compact.
Ce qui, bien sûr, a inauguré le récepteur CD audio de voiture. Avec sa clarté et sa facilité d’utilisation supérieures, le règne de l’ampli-tuner CD était complet. Cependant, là où il y a le capitalisme, vous êtes sûr de trouver une concurrence directe. Cétait très certainement le cas pour lampli-tuner CD, et la différence la plus raillée que les composants audio de voiture haut de gamme pouvaient utiliser pour influencer leurs clients était une clarté supérieure. La clarté dont ils parlaient nétait réalisable que grâce à leurs spécifications de rapport signal / bruit supérieures.
La seule spécification qui était toujours meilleure que les petites marques était leur rapport signal sur bruit (SNR). De plus, même pour loreille inexpérimentée, la différence de clarté et de présence musicale était indéniable. Ainsi, si le SNR peut faire une telle différence dans la clarté du son musical, alors son importance dans les applications de transmission de signaux est exponentiellement plus critique. Par conséquent, dans les prochains paragraphes, je discuterai du SNR et de la manière de le calculer pour assurer la précision de la conception.
Quest-ce que le rapport signal / bruit?
En termes de définition, SNR ou Le rapport signal / bruit est le rapport entre les informations souhaitées ou la puissance dun signal et le signal indésirable ou la puissance du bruit de fond.
De plus, le SNR est un paramètre de mesure utilisé dans les champs de la science et de lingénierie qui compare le niveau du signal souhaité au niveau du bruit de fond. En dautres termes, le SNR est le rapport entre la puissance du signal et la puissance du bruit, et son unité dexpression est généralement les décibels (dB). De plus, un rapport supérieur à 0 dB ou supérieur à 1: 1 signifie plus de signal que de bruit.
Mis à part la définition technique du SNR, la façon dont je le définis en dautres termes consiste à utiliser un comparatif. Par exemple, disons que vous et une autre personne êtes dans une grande pièce en train de discuter. Cependant, la salle est pleine dautres personnes qui ont également des conversations. En outre, quelques-unes des autres personnes ont également des modèles de voix similaires à vous et à lautre personne impliquée dans votre discussion. Comme vous pouvez limaginer, il serait difficile de déchiffrer quelle personne dit quoi.
Pourquoi le rapport signal / bruit est-il important?
Dans la comparaison précédente, vous pouvez obtenir une meilleure compréhension de ce que l’on entend par un signal ou un bruit indésirable. Comme vous pouvez également limaginer, il serait presque impossible de comprendre lautre partie impliquée dans votre conversation. De plus, dans un scénario comme celui-ci, nous considérerions quil sagit dun problème signal sur bruit ou léquivalent dun rapport signal sur bruit inférieur aux paramètres acceptables.
Supposons maintenant que le signal souhaité soit des données essentielles avec une tolérance derreurs stricte ou étroite, et il y a dautres signaux perturbant le signal souhaité. Encore une fois, cela rendrait la tâche du récepteur exponentiellement plus difficile de déchiffrer le signal souhaité. En résumé, cest ce qui rend si important un rapport signal / bruit élevé. De plus, dans certains cas, cela peut également faire la différence entre un appareil qui fonctionne ou non, et dans tous les cas, cela affecte les performances entre lémetteur et le récepteur.
Dans la technologie sans fil, la clé des performances de lappareil est la la capacité de lappareil à distinguer les signaux appliqués en tant quinformations légitimes de tout bruit de fond ou signaux sur le spectre. Cela incarne la définition des normes que les spécifications SNR sont utilisées pour définir. En outre, les normes auxquelles je fais référence garantissent également une fonctionnalité sans fil appropriée.
Les bases des calculs du rapport signal / bruit
En termes de base, le SNR est la différence entre le signal souhaité et le plancher de bruit. De plus, en termes de définition, le plancher de bruit correspond aux émissions de fond spécieuses produites par dautres appareils ou par des appareils générant involontairement des interférences sur une fréquence similaire. Par conséquent, pour déterminer le rapport signal sur bruit, il faut trouver la différence quantifiable entre lintensité de signal souhaitée et le bruit indésirable en soustrayant la valeur de bruit de la valeur dintensité du signal.
Lintégrité du signal souhaitée peut être difficile à nimporte quel stade de la conception.
En théorie, si la radio de votre appareil reçoit un signal à -65 dBm (décibels par milliwatt) et que le plancher de bruit est de -80 dBm, alors le signal résultant rapport au bruit est de 15 dB. Cela se traduirait alors par une puissance de signal de 15 dB pour cette connexion sans fil. 20 dB pour dire, surfez sur le Web. Cependant, voici les exigences SNR par rapport aux valeurs SNR:
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5 dB à 10 dB: est en dessous du niveau minimum pour établir une connexion, en raison au niveau de bruit étant presque impossible à distinguer du signal souhaité (informations utiles).
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10 dB à 15 dB: est le minimum accepté pour établir une connexion non fiable.
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15 dB à 25 dB: cest typiquement contre a considéré le niveau minimum acceptable pour établir une mauvaise connectivité.
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25 dB à 40 dB: est considéré comme bon.
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41 dB ou plus: est considéré comme excellent.
Bien que le SNR soit couramment utilisé pour quantifier la clarté ou la force des signaux électriques, il peut également sappliquer à toute forme de signal (transmission). Par exemple, il est utilisé pour décrire les niveaux disotopes dans les noyaux de glace, la signalisation biochimique entre les cellules ou la clarté du son audio pour les amplificateurs de voiture et les unités sources (DVD, CD ou numérique). Cependant, avec les composants audio, le SNR est toujours une valeur positive. Par exemple, un SNR de 95 dB signifie que le niveau du signal audio est supérieur de 95 dB au niveau du bruit. Ce qui, à son tour, signifie quun SNR de 95 dB est meilleur que celui de 80 dB.
Comment calculer le rapport signal / bruit
Les calculs de SNR peuvent être simples ou complexes , et cela dépend des appareils en question et de vos données disponibles. Donc, si vos mesures SNR sont déjà sous forme de décibels, vous pouvez soustraire la quantité de bruit du signal souhaité: SNR = S – N. En effet, lorsque vous soustrayez les logarithmes, cest léquivalent de la division des nombres normaux. En outre, la différence des nombres est égale au SNR. Par exemple, vous mesurez un signal radio avec une intensité de -10 dB et un signal de bruit de -50 dB. -10 – (-50) = 40 dB.
Comme je lai dit précédemment, le calcul du SNR peut également être impliqué. Ainsi, pour les calculs complexes, vous divisez la valeur du signal souhaité par la quantité de bruit, puis prenez le logarithme commun du résultat, cest-à-dire log (S ÷ N). Après cela, si les mesures de la force du signal sont en watts (puissance), vous multiplierez alors par 20. Cependant, si ce sont des unités de tension, vous multiplierez par 10.
Formule du rapport signal / bruit et capacité de canal
Le rapport signal / bruit affecte tous les réseaux sans fil, y compris Bluetooth, Wi-Fi, 4G, 4G LTE et 5G, car leur fonctionnement dépend des signaux radio. De plus, comme ils fonctionnent grâce à lutilisation de signaux radio, chacun des procédés de communication mentionnés a une capacité de canal maximale. De plus, à mesure que le SNR augmente, la capacité du canal augmente également.
Dans lensemble, la capacité du canal, la bande passante et le rapport signal sur bruit affectent tous la capacité maximale des canaux de communication. De plus, cette découverte appartient à Claude Shannon, et il fait cette corrélation pendant la Seconde Guerre mondiale. Dans les domaines actuels de lélectronique et de la science, les ingénieurs comme les scientifiques lappellent la loi de Shannon ou le théorème de Shannon-Hartley.
Selon la loi de Shannon, la formule suivante décrit cette corrélation qui forme la capacité relation dépendante:
C = W log2 (1 +)
Dans cette formule:
C est égal à la capacité du canal (bits / s)
S est égal à la puissance moyenne du signal reçu
N est égal à la puissance moyenne du bruit
W est égal à la bande passante (Hertz)
Le théorème de Shannon-Hartley montre que les valeurs de S (puissance moyenne du signal), N (puissance de bruit moyenne) et W (bande passante) définit la limite de la vitesse de transmission.
Réaliser des conceptions techniques avec des défis de signal exigeants est gratifiant dans le secteur en constante évolution.
Th Limportance de calculer avec précision le rapport signal sur bruit est impérative pour atteindre lobjectif ultime de conceptions efficaces et précises. En outre, le calcul du SNR fournira également un aperçu des fonctionnalités de conception et des performances de conception. Le moment pour se rendre compte quune conception nest pas réalisable est avant la phase de fabrication. Par conséquent, il est essentiel dévaluer les paramètres de conception au moyen de calculs et de simulations.
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