STOSUNEK SYGNAŁU DO
SZUMÓW (S/N)
STOSUNEK SYGNAŁU DO
SZUMÓW (S/N)
Szum - zakłócenie, występujące w każdym
elektronicznym obiekcie i każdym
elektronicznym torze pomiarowym. Jest on
czynnikiem ograniczającym dokładność, a
nawet uniemożliwiającym pomiar słabego
sygnału. Czasem jednak szum może być
sygnałem pomiarowym.
Szum cieplny
Szum biały
Szum śrutowy
Szum różowy
Szum losowy
Szum impulsowy
Sygnały i stosunek sygnału do szumu
Przy wyborze przyrządu pomiarowego
należy oszacować spodziewany
kształt sygnału, a dopiero potem
wybrać właściwy przyrząd!
STOSUNEK SYGNAŁU DO SZUMÓW
(S/N)
Jednostką stosunku sygnału do
szumu wyrażonego w skali
logarytmicznej jest decybel [dB]
(1 decybel = 0,1 bela).
Decybel jest jednostką bezwymiarową
stosowaną do określenia poziomu
mocy elektrycznej, poziomu napięcia
elektrycznego, poziomu ciśnienia
akustycznego, tłumienności,
wzmocności (zdolności wzmacniania) i
in. W celu uzyskania najlepszych
właściwości szumowych stosunek S/N
powinien być możliwie duży.
STOSUNEK SYGNAŁU DO SZUMÓW
(S/N)
S - moc sygnału
N - moc szumów
S+N - całkowity sygnał
Stosunek sygnału do szumu jest stosunkiem mocy,
ale może być też wyrażany stosunkiem napięć.
Stosowane są dwie równoważne metody
podawania tego stosunku:
w skali linowej (S/N)
w skali logarytmicznej 10log(S/N) [dB]
Można również przeliczyć
wartości stosunku podanego w
[dB] na skalę liniową:
(S/N)
lin
= 10
(S/N)[dB]/10
Natomiast dla stosunku napięć:
(S/N)
lin
= 20log(S/N)
STOSUNEK SYGNAŁU DO SZUMÓW
(S/N)
Aby przeliczyć wartość stosunku (podanego
w [dB]) na skale liniową należy
skorzystać z zależności:
(S/N)lin=10
(S/N)[dB]/10
Jeżeli traktujemy go jako stosunek napięć
wtedy stosunek ten wynosi:
20log(S/N)
Stosunek (S/N) może być obliczany na podstawie
współczynnika szumów (F):
(Moc szumów wyjściowych układu
rzeczywistego)
(Moc szumów wyjściowych układu idealnego)
albo:
F=(So/No) / (Si/Ni)
gdzie:
(Si/Ni) - sygnał do szumu na wejściu
(So/No) - sygnał do szumu na wyjściu
Jest to więc liczba wskazująca ile razy szumy własne
danego odbiornika są większe od szumów w
idealnym odbiorniku nie szumiącym dołączonym do
anteny nie odbierającej żadnych sygnałów.
STOSUNEK SYGNAŁU DO SZUMÓW
(S/N)
F
=
np. stosunek S/N w łączu radiowym (zależność
sygnału od szumu na wyjściu odbiornika):
S/N =P
O
– N
gdzie:
P
O
- Moc odbiornika
N - Moc szumów na wejściu odbiornika
N 10log(kT
o
B)+F[dB]
k - stała: k=1.379·10
-23
W/HzK
T
o
-temperatura otoczenia; zwykle przyjmuje się T
o
=290K
B - szerokość pasma kanału [Hz]
F - współczynnik szumów konkretnego odbiornika
STOSUNEK SYGNAŁU DO SZUMÓW
(S/N)
STOSUNEK SYGNAŁU DO SZUMÓW
(S/N)
Obliczenia dla przykładowego łącza:
P
O
=1 W; F=4dB; B=10kHz;
P
O
=10log(P
olin
)[dB]=10log(1)[dB]=0
N=10log(1.379·10
-23
·290 10
4
)+4=
-159,98[dB]
Zatem:
S/N= P
O
-
N = 159,98[dB]