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Calculadora da relação sinal-ruído (SNR)

Calcule SNR, nível de ruído, sensibilidade e faixa dinâmica para receptores de RF e cadeias de sinal

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Fórmula

N_floor = kTB + NF, SNR = P_signal - N_floor

Referência: 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)

Como Funciona

A relação sinal-ruído (SNR) é uma métrica de desempenho fundamental no design de receptores de RF que quantifica a qualidade de um sinal recebido em relação ao ruído de fundo. O nível de ruído representa o nível mínimo de sinal no qual um receptor pode detectar e processar informações de forma eficaz. É fundamentalmente determinado pelo ruído térmico, calculado usando a constante de Boltzmann (k), temperatura absoluta (T) e largura de banda do sistema (B). A sensibilidade do receptor é uma função desse nível de ruído, modificado pela figura de ruído (NF) do receptor, que representa o ruído adicional introduzido pelos componentes do sistema, como amplificadores e mixers. Um valor de ruído mais baixo indica melhor desempenho do receptor, permitindo a detecção de sinais mais fracos. O piso de ruído térmico segue a equação: N = kTb, onde k é a constante de Boltzmann (1,38 × 10 ^ -23 J/K), T é a temperatura absoluta (normalmente 290K) e B é a largura de banda do sistema. Aumentar a largura de banda aumenta diretamente a potência do ruído, enquanto melhorar o valor do ruído frontal pode melhorar a sensibilidade geral do receptor.

Exemplo Resolvido

Considere um receptor LTE celular com largura de banda de 10 MHz em temperatura ambiente (290K). O cálculo do piso de ruído térmico seria: N = (1,38 × 10^-23) × 290 × 10.000.000 = -104 dBm. Se o receptor tiver um valor de ruído de 8 dB, o nível de ruído efetivo se tornará -96 dBm. Para uma detecção de sinal bem-sucedida, o sinal de RF de entrada deve estar pelo menos 3-6 dB acima desse nível de ruído. Um sinal LTE típico pode ser de -80 dBm, fornecendo aproximadamente 16 dB de margem sinal/ruído, o que garante demodulação confiável e recuperação de dados.

Dicas Práticas

  • Sempre meça o valor do ruído com equipamento de teste calibrado
  • Considere as variações de temperatura no projeto do sistema
  • Use amplificadores de baixo ruído para melhorar o desempenho do front-end

Erros Comuns

  • Negligenciando o valor do ruído ao calcular a sensibilidade do receptor
  • Usando a temperatura ambiente em vez da temperatura operacional real
  • Ignorando fontes de ruído adicionais além do ruído térmico

Perguntas Frequentes

O aumento da largura de banda aumenta diretamente a potência do ruído. Larguras de banda maiores resultam em níveis de ruído mais altos, reduzindo a sensibilidade do receptor.
Para a maioria dos sistemas de comunicação, um valor de ruído abaixo de 10 dB é considerado bom. Sistemas de baixo ruído podem atingir 3-5 dB.
Sim, a temperatura afeta diretamente o ruído térmico. Temperaturas mais altas aumentam o nível de ruído, potencialmente degradando o desempenho do receptor.
Reduza o nível de ruído, minimize a largura de banda, use amplificadores de baixo ruído e otimize a seleção de componentes front-end.
A maioria dos sistemas digitais exige um SNR de 10 a 20 dB para uma demodulação confiável, dependendo da complexidade da modulação e das técnicas de correção de erros.

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