什么是信噪比?如何计算信噪比?

2022年3月17日

用放大镜进行信号完整性和噪声调查

十几岁的时候，在学习汽车音响的里里外外时，我经常沉浸在每个音符的纯粹细节中。对我来说，音乐是令人陶醉的，几乎和科学和电子领域一样。然而，在此期间，光盘的出现，当然，汽车低音炮占据了中心舞台。

在cd出现之前，就听觉愉悦而言，黑胶唱片是音频复制的明确选择。然而，许多人会认为，在某些条件下，它仍然是。此外，CD在当时是游戏规则的改变者，与卡式磁带相比，它提供的清晰度是不可否认的。就像今天人们对播放新的4K视频标准的设备有需求一样，光盘也是如此。

当然，这也带来了车载音频CD接收器。凭借其卓越的清晰度和易用性，CD接收器的统治是完全的。然而，在有资本主义的地方，你肯定会发现直接竞争。对于CD接收器来说，这是最肯定的情况，而高端汽车音响组件可以用来动摇客户的最令人嘲笑的区别是超高的清晰度。他们所说的清晰度只有通过他们优越的信噪比规格才能实现。

总比小品牌更好的一个规格是信噪比(SNR)。此外，即使对未经训练的耳朵来说，清晰度和音乐表现力的差异也是不可否认的。因此，如果信噪比能在音乐声音清晰度方面产生如此大的影响，那么它在信号传输应用中的重要性就会成倍地提高。因此，在接下来的几段中，我将讨论信噪比以及如何计算它以确保设计的准确性。

什么是信噪比?

在定义上，信噪比即信噪比是期望的信息或信号的功率与不期望的信号或背景噪声的功率之间的比值。

此外，信噪比是科学和工程领域中使用的测量参数，将所需信号的水平与背景噪声水平进行比较。也就是说，信噪比是信号功率与噪声功率的比值，其表达单位通常为分贝(dB)。此外，比值大于0 dB或高于1:1，表示信号多于噪声。

除了信噪比的技术定义，我在其他术语中定义它的方式是使用比较级。例如，假设你和另一个人在一个大房间里谈话。然而，房间里满是其他人，他们也在交谈。此外，其他一些人的声音模式也与你和参与讨论的另一个人相似。你可以想象，很难分辨出哪个人在说什么。

信噪比为何重要?

在前面的比较中，您可以更好地理解不需要的信号或噪声的含义。你也可以想象，要听懂你们谈话中的另一方几乎是不可能的。此外，在这样的情况下，我们会认为这是一个信噪比问题，或相当于低于可接受参数的信噪比。

现在假设所期望的信号是对误差有严格或狭窄容忍的基本数据，并且有其他信号干扰了所期望的信号。同样，这将使接收器破译所需信号的任务更具指数性的挑战性。总之，这就是为什么高信噪比如此重要。此外，在某些情况下，这也可能意味着设备功能的差异，并且在所有情况下，它都会影响发射机和接收机之间的性能。

在无线技术中，设备性能的关键是设备能够将所应用的信号作为合法信息与任何背景噪声或频谱上的信号区分开来。这概括了标准的定义信噪比规格是用来设置的。此外，我所提到的标准也确保了适当的无线功能。

信噪比计算基础

基本来说，信噪比是期望信号和噪声地板。此外，就定义而言，噪声底是由其他设备或无意设备产生的似是而非的背景传输产生干扰频率差不多。因此，为了确定信噪比，必须通过从信号强度值中减去噪声值，找到所需的信号强度与不需要的噪声之间可量化的差值。

信噪比的象征

在设计的任何阶段，实现理想的信号完整性都是很困难的。

假设，如果您的设备的无线电接收到-65 dBm(每毫瓦分贝)的信号，而噪声下限为-80 dBm，那么结果的信噪比为15 dB。对于这种无线连接，这将反映为15 dB的信号强度。我相信你也知道，就无线网络的连通性在美国，专家表示，要想上网，信噪比至少要达到20分贝。但是，下面是信噪比要求与信噪比值的关系:

5 ~ 10db:低于建立连接的最小电平，因为噪声电平与所需信号几乎无法区分(有用信息)。
10db ~ 15db:可接受的建立不可靠连接的最小值。
15 ~ 25 dB:通常被认为是建立较差连接的最低可接受级别。
25 ~ 40分贝:被认为是好的。
41分贝或更高:被认为是优秀的。

尽管信噪比通常用于量化电信号的清晰度或强度，但它也适用于任何形式的信号(传输)。例如，它被用于描述冰芯中的同位素水平，细胞之间的生化信号，或汽车放大器和源单元(DVD, CD或Digital)的音频声音清晰度。然而，对于音频组件，信噪比总是一个正值。例如，信噪比为95 dB，意味着音频信号的水平比噪声的水平高95 dB。这就意味着95分贝的信噪比要比80分贝的信噪比好。

如何计算信噪比

信噪比计算可以简单也可以复杂，这取决于所涉及的设备和可用数据。因此，如果您的信噪比测量已经以分贝形式，那么您可以从所需信号中减去噪声量:SNR = S - n，这是因为当您减去对数时，它相当于除正常数字。同样，数字的差异等于信噪比。例如，您测量的无线电信号强度为-10 dB，噪声信号为-50 dB。-10 -(-50) = 40分贝。

正如我前面所说的，计算信噪比也很复杂。因此，对于复杂的计算，您需要将所需信号的值除以噪声量，然后对结果取公共对数，即log (S ÷ N)。在此之后，如果信号强度测量的单位是瓦(功率)，则将乘以20。然而，如果它们是电压单位，那么你将乘以10。

此外，对于功率，信噪比= 20 log (S ÷ N)，对于电压，信噪比= 10 log (S ÷ N)，计算结果也是以分贝为单位的信噪比。例如，测量的噪声值(N)是2微伏，信号(S)是300毫伏。信噪比为10 log(。3 ÷ .000002)或大约62 dB。