יחס אות לרעש

יחס אות לרעש (בראשי התיבות הנפוצים באנגלית: SNR, או בעברית יאל"ר) הוא היחס בין עוצמת האות הרצוי או בעל המשמעות, לבין עוצמת הרעש הכולל. היחס מתאר את המידה שבה הרעש הבלתי רצוי הוא משמעותי או חזק, היחס מהווה אינדקציה עבור שימוש באות וניתוחו.

השוואה בין אות רצוי (הגרף העליון, מסומן באות A) לבין אות שהצטרף אליו רעש מועט (הגרף התחתון, מסומן באות B).

חוק שאנון-הארטלי מציג את הקשר בין יחס אות לרעש, לבין רוחב סרט והקיבולת של ערוץ תקשורת.

הגדרה

יחס אות לרעש מוגדר מתמטית כיחס בין ממוצע עוצמת האות וממוצע עוצמת הרעש, בתחום תדרים מוגדר:

$\mathrm {SNR} ={P_{\mathrm {signal} } \over P_{\mathrm {noise} }}=\left({A_{\mathrm {signal} } \over A_{\mathrm {noise} }}\right)^{2}$

כאשר P הוא ממוצע ההספק של האות / הרעש, ו-A הוא שורש ממוצע הריבועים של האות / הרעש.

על מנת להקל על ביצוע החישובים, נהוג לבצע אותם בדציבלים על סקלה לוגריתמית באמצעות הנוסחא:

$\mathrm {SNR(dB)} =10\log _{10}\left({P_{\mathrm {signal} } \over P_{\mathrm {noise} }}\right)=20\log _{10}\left({A_{\mathrm {signal} } \over A_{\mathrm {noise} }}\right)$

שיפור SNR בפועל

כל המדידות האמתיות מופרעות מרעש. הרעשים כוללים רעש אלקטרוני ואירועים חיצוניים המשפיעים על התופעה הנמדדת - רוח, כוח המשיכה של הירח, שינויי טמפרטורה וכדומה, תלוי במה שנמדד וברגישות של המכשיר המודד. לעיתים קרובות ניתן להפחית את הרעש על ידי שליטה על הסביבה. אם לא, כאשר תיאורו של הרעש מוכר ושונה מהאות אותו רוצים להעביר, ניתן לסנן את הרעש או לעבד את האות לאות הרצוי (כלומר לרוחב פס).

לדוגמה, לפעמים ניתן להשתמש במגבר נעילה כדי לווסת ולהגביל את האות בתוך רוחב פס צר מאוד ולאחר מכן לסנן את האות המתקבל לרוחב הפס הצר שבה הוא נמצא, ובכך לחסל את רוב הרעש שברוחב פס.

כאשר האות הוא קבוע או מחזורי ואות הרעש הוא אקראי, ניתן לשפר את ה-SNR על ידי ממוצע של מדידות. במקרה זה הרעש פוחת ביחס ישר לשורש הריבועי של מספר דגימות ממוצעים.

בנוסף, רעש פנימי של מערכות אלקטרוניות יכול להיות מופחת על ידי מגברי רעש נמוך.

שימושים בתקשורת

בתקשורת אנלוגית

מדד זה הוא כלי חשוב אשר באמצעותו נבדק טיב האות בנקודות שונות בשרשרת RF המעבירה אות ממקום מסוים ליעדו; במוצא המשדר, אנטנת השידור, באנטנה הקולטת, בגלאי ועוד.

רעש נוצר בתווך השידור שבין כל אחד מהרכיבים (אוויר, כבל קואקסיאלי ועוד), כל רכיב יוצר בעצמו רעש ובנוסף עשוי להיות רעש נלווה לאות (למשל רעש שוט).

בתקשורת הדיגיטלית

עבור אותות דיגיטליים מוגדרים מספר מדדים מקבילים אשר בעזרתם ניתן לאפיין את טיב האות:

1. "יחס אות לרעש דיגיטלי":

$Q={\frac {I_{1}-I_{0}}{\sigma _{1}+\sigma _{0}}}$.

1. יחס אות לרעש קוונטיזציה (SQNR)
2. יחס סיביות שגויות (BER)

בתקשורת האופטית

המונח "יחס אות לרעש" משמש בתחום גלאי האור לתיאור כמותי של הרעש שהגלאי קולט.

ראו גם

• PSNR
• NEP
• אור תועה
• ספרת רחש

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא יחס אות לרעש בוויקישיתוף

• יחס אות לרעש באתר אסטרופדיה