Da adolescente, mentre imparo i dettagli dellaudio per auto, spesso crogiolato nel puro dettaglio di ogni nota. Per me la musica era inebriante, quasi quanto i campi della scienza e dellelettronica. Tuttavia, durante questo periodo, linizio del compact disc e, naturalmente, del subwoofer dellauto era al centro della scena.
Prima del compact disc, il vinile era la scelta netta per la riproduzione audio, in termini di di piacere dascolto. Tuttavia, molti sostengono che lo sia ancora, a determinate condizioni. Inoltre, il CD è stato un punto di svolta a quei tempi e la chiarezza che offriva rispetto alla cassetta era innegabile. Proprio come cera la richiesta di dispositivi per riprodurre il nuovo standard video 4K di oggi, lo stesso valeva per il compact disc.
Che, ovviamente, ha inaugurato il ricevitore CD audio per auto. Con la sua chiarezza e facilità duso superiori, il regno del ricevitore CD era completo. Tuttavia, dove cè il capitalismo, sei sicuro di trovare la concorrenza diretta. Questo era sicuramente il caso del ricevitore CD, e la differenza più provocatoria che i componenti audio per auto di fascia alta potevano usare per influenzare i loro clienti era una chiarezza superiore. La chiarezza di cui stavano parlando era ottenibile solo attraverso le specifiche del rapporto segnale / rumore superiore.
Lunica specifica che era sempre migliore delle marche minori era il loro rapporto segnale / rumore (SNR). Inoltre, anche ad un orecchio inesperto, la differenza di chiarezza e presenza musicale era innegabile. Quindi, se SNR può fare una tale differenza nella chiarezza del suono musicale, la sua importanza nelle applicazioni di trasmissione del segnale è esponenzialmente più critica. Pertanto, nei prossimi paragrafi, parlerò dellSNR e di come calcolarlo per garantire laccuratezza del progetto.
Cosè il rapporto segnale / rumore?
In termini di definizione, SNR o il rapporto segnale / rumore è il rapporto tra le informazioni desiderate o la potenza di un segnale e il segnale indesiderato o la potenza del rumore di fondo.
Inoltre, SNR è un parametro di misurazione in uso nei campi della scienza e dellingegneria che confronta il livello del segnale desiderato con il livello del rumore di fondo. In altre parole, SNR è il rapporto tra la potenza del segnale e la potenza del rumore e la sua unità di espressione è tipicamente decibel (dB). Inoltre, un rapporto maggiore di 0 dB o maggiore di 1: 1, significa più segnale che rumore.
A parte la definizione tecnica di SNR, il modo in cui lo definisco in altri termini è usando un comparativo. Ad esempio, dì che tu e unaltra persona siete in una grande stanza e state conversando. Tuttavia, la stanza è piena di altre persone che stanno conversando. Inoltre, anche alcune delle altre persone hanno schemi vocali simili a te e alle altre persone coinvolte nella discussione. Come puoi immaginare, sarebbe difficile decifrare quale persona sta dicendo cosa.
Perché il rapporto segnale / rumore è importante?
Nel confronto precedente, puoi ottenere una migliore comprensione di ciò che si intende per segnale o rumore indesiderato. Come puoi anche immaginare, sarebbe quasi impossibile capire laltra parte coinvolta nella tua conversazione. Inoltre, in uno scenario come questo, considereremmo che si tratti di un problema di segnale / rumore o lequivalente di un rapporto segnale / rumore inferiore ai parametri accettabili.
Ora supponiamo che il segnale desiderato sia un dato essenziale con una tolleranza stretta o ristretta per gli errori e ci sono altri segnali che interrompono il segnale desiderato. Ancora una volta, renderebbe il compito del ricevitore esponenzialmente più impegnativo decifrare il segnale desiderato. In sintesi, questo è ciò che rende così importante avere un rapporto segnale / rumore elevato. Inoltre, in alcuni casi, questo può anche significare la differenza nel funzionamento o meno di un dispositivo e in tutti i casi influisce sulle prestazioni tra trasmettitore e ricevitore.
Nella tecnologia wireless, la chiave per le prestazioni del dispositivo è il la capacità del dispositivo di distinguere i segnali applicati come informazioni legittime da qualsiasi rumore di fondo o segnali sullo spettro. Questo incarna la definizione degli standard che le specifiche SNR vengono utilizzate per impostare. Inoltre, gli standard a cui mi riferisco per garantire anche la corretta funzionalità wireless.
Le basi dei calcoli del rapporto segnale / rumore
In termini di base, SNR è la differenza tra il segnale desiderato e il rumore di fondo. Inoltre, in termini di definizione, il rumore di fondo sono le speciose trasmissioni di fondo prodotte da altri dispositivi o da dispositivi che generano involontariamente interferenze su una frequenza simile. Pertanto, per accertare il rapporto segnale / rumore, è necessario trovare la differenza quantificabile tra lintensità del segnale desiderata e il rumore indesiderato sottraendo il valore del rumore dal valore dellintensità del segnale.
Il raggiungimento dellintegrità del segnale desiderata può essere difficile in qualsiasi fase della progettazione.
In teoria, se la radio del dispositivo riceve un segnale a -65 dBm (decibel per milliwatt) e il rumore di fondo è -80 dBm, il segnale risultante al rapporto di rumore è di 15 dB. Ciò si rifletterebbe quindi come una forza del segnale di 15 dB per questa connessione wireless. Come sono sicuro che tu sappia, in termini di connettività nelle reti wireless, gli esperti affermano un requisito di un SNR di almeno 20 dB per dire, navigare sul Web. Tuttavia, i seguenti sono i requisiti SNR rispetto ai valori SNR:
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Da 5 dB a 10 dB: è inferiore al livello minimo per stabilire una connessione, a causa al livello di rumore essendo quasi indistinguibile dal segnale desiderato (informazione utile).
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Da 10 dB a 15 dB: è il minimo accettato per stabilire una connessione inaffidabile.
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Da 15 dB a 25 dB: è tipicamente contro ha identificato il livello minimo accettabile per stabilire una scarsa connettività.
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Da 25 dB a 40 dB: è considerato buono.
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41 dB o superiore: è considerato eccellente.
Sebbene SNR sia abitualmente utilizzato per quantificare la chiarezza o la forza dei segnali elettrici, può anche essere applicato a qualsiasi forma di segnale (trasmissione). Ad esempio, è utilizzato per descrivere i livelli di isotopi nei nuclei di ghiaccio, la segnalazione biochimica tra le cellule o la chiarezza del suono audio per gli amplificatori delle auto e le unità sorgente (DVD, CD o digitale). Tuttavia, con i componenti audio, lSNR è sempre un valore positivo. Ad esempio, un SNR di 95 dB, significa che il livello del segnale audio è di 95 dB superiore al livello del rumore. Il che, a sua volta, significa che un SNR di 95 dB è migliore di uno di 80 dB.
Come calcolare il rapporto segnale / rumore
I calcoli SNR possono essere semplici o complessi e dipende dai dispositivi in questione e dai dati disponibili. Quindi, se le tue misurazioni SNR sono già in forma di decibel, puoi sottrarre la quantità di rumore dal segnale desiderato: SNR = S – N. Questo perché quando sottrai i logaritmi, è lequivalente della divisione dei numeri normali. Inoltre, la differenza nei numeri è uguale allSNR. Ad esempio, si misura un segnale radio con unintensità di -10 dB e un segnale di rumore di -50 dB. -10 – (-50) = 40 dB.
Come ho affermato in precedenza, può essere coinvolto anche il calcolo dellSNR. Quindi, per calcoli complessi, dividi il valore del segnale desiderato per la quantità di rumore e quindi prendi il logaritmo comune del risultato, cioè log (S ÷ N). Dopodiché, se le misurazioni dellintensità del segnale sono in watt (potenza), moltiplicherai per 20. Tuttavia, se sono unità di tensione, moltiplicherai per 10.
Rapporto segnale / rumore Formula e capacità del canale
Il rapporto segnale / rumore influisce su tutte le reti wireless e questo include Bluetooth, Wi-Fi, 4G, 4G LTE e 5G, poiché il loro funzionamento dipende dai segnali radio. Inoltre, poiché funzionano attraverso luso di segnali radio, ciascuno dei metodi di comunicazione menzionati ha una capacità di canale massima. Inoltre, allaumentare dellSNR, aumenta anche la capacità del canale.
In generale, la capacità del canale, la larghezza di banda e il rapporto segnale / rumore influiscono sulla capacità massima dei canali di comunicazione. Inoltre, questa scoperta appartiene a Claude Shannon e fa questa correlazione durante la seconda guerra mondiale. Nei campi odierni dellelettronica e della scienza, ingegneri e scienziati, si riferiscono ad essa come alla legge di Shannon o al teorema di Shannon-Hartley.
Secondo la legge di Shannon, la seguente formula descrive questa correlazione che forma la capacità relazione dipendente:
C = W log2 (1 +)
Allinterno di questa formula:
C è uguale alla capacità del canale (bit / s)
S è uguale alla potenza media del segnale ricevuto
N è uguale alla potenza media del rumore
W è uguale alla larghezza di banda (Hertz)
Il teorema di Shannon-Hartley mostra che i valori di S (potenza del segnale media), N (potenza del rumore media) e W (larghezza di banda) imposta il limite della velocità di trasmissione.
Realizzare progetti tecnici con impegnative sfide di segnale è gratificante nellattuale settore in evoluzione.
Th Limportanza di calcolare accuratamente il rapporto segnale / rumore è fondamentale per lobiettivo finale di progetti efficienti e accurati. Inoltre, il calcolo dellSNR fornirà anche informazioni sulla funzionalità di progettazione e sulle prestazioni di progettazione. Il momento per rendersi conto che un progetto non è fattibile è prima della fase di produzione. Pertanto, è essenziale valutare i parametri di progettazione attraverso calcoli e simulazioni.
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