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Signal

Calculateur du rapport signal/bruit (SNR)

Calculez le SNR, le bruit de fond, la sensibilité et la plage dynamique des récepteurs RF et des chaînes de signaux

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Formule

N_floor = kTB + NF, SNR = P_signal - N_floor

Référence: Friis, 'Noise Figures of Radio Receivers', Proc. IRE, 1944

kBoltzmann constant (J/K)
TTemperature (K)
BBandwidth (Hz)
NFNoise figure (dB)
SNRSignal-to-noise ratio (dB)

Comment ça marche

Le rapport signal/bruit (SNR) est un indicateur de performance fondamental dans la conception des récepteurs RF qui quantifie la qualité d'un signal reçu par rapport au bruit de fond. Le bruit de fond représente le niveau de signal minimum auquel un récepteur peut détecter et traiter efficacement les informations. Il est fondamentalement déterminé par le bruit thermique, calculé à l'aide de la constante de Boltzmann (k), de la température absolue (T) et de la bande passante du système (B). La sensibilité du récepteur est fonction de ce bruit de fond, modifié par le facteur de bruit (NF) du récepteur, qui représente le bruit supplémentaire introduit par les composants du système tels que les amplificateurs et les mélangeurs. Un facteur de bruit inférieur indique de meilleures performances du récepteur, ce qui permet de détecter des signaux plus faibles. Le bruit de fond thermique suit l'équation suivante : N = kTb, où k est la constante de Boltzmann (1,38 × 10^-23 J/K), T est la température absolue (généralement 290 K) et B est la bande passante du système. L'augmentation de la bande passante augmente directement la puissance du bruit, tandis que l'amélioration du facteur de bruit frontal peut améliorer la sensibilité globale du récepteur.

Exemple Résolu

Prenons l'exemple d'un récepteur LTE cellulaire avec une bande passante de 10 MHz à température ambiante (290 K). Le calcul du plancher de bruit thermique serait le suivant : N = (1,38 × 10^-23) × 290 × 10 000 000 = -104 dBm. Si le récepteur a un facteur de bruit de 8 dB, le bruit de fond effectif devient de -96 dBm. Pour que la détection du signal soit réussie, le signal RF entrant doit se situer à au moins 3 à 6 dB au-dessus de ce plancher de bruit. Un signal LTE typique peut être de -80 dBm, fournissant une marge signal/bruit d'environ 16 dB, ce qui garantit une démodulation et une récupération de données fiables.

Conseils Pratiques

  • Mesurez toujours le facteur de bruit avec un équipement de test calibré
  • Tenez compte des variations de température dans la conception du système
  • Utilisez des amplificateurs à faible bruit pour améliorer les performances frontales

Erreurs Fréquentes

  • Négliger le facteur de bruit lors du calcul de la sensibilité du récepteur
  • Utilisation de la température ambiante au lieu de la température de fonctionnement réelle
  • Ignorer les sources de bruit supplémentaires au-delà du bruit thermique

Foire Aux Questions

L'augmentation de la bande passante augmente directement la puissance du bruit. Des bandes passantes plus larges entraînent des niveaux de bruit plus élevés, ce qui réduit la sensibilité du récepteur.
Pour la plupart des systèmes de communication, un facteur de bruit inférieur à 10 dB est considéré comme bon. Les systèmes à faible bruit peuvent atteindre 3 à 5 dB.
Oui, la température influe directement sur le bruit thermique. Des températures plus élevées augmentent le bruit de fond, ce qui peut dégrader les performances du récepteur.
Réduisez le bruit, minimisez la bande passante, utilisez des amplificateurs à faible bruit et optimisez la sélection des composants frontaux.
La plupart des systèmes numériques nécessitent un SNR de 10 à 20 dB pour une démodulation fiable, en fonction de la complexité de la modulation et des techniques de correction d'erreur.

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