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MC1-0878-术语“信噪比(SNR) ”在业余无线电领域广为使用。它是指

MC1-0878 考的是信噪比(SNR)的定义。它是用有用信号功率除以噪声功率得到的比值,分子只含信号、分母只含噪声,通常再取十倍常用对数写成分贝;峰值电压之比,以及分母写成信号功率与噪声功率之和的比值,都是形近而实不同的量。

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【题目编号】MC1-0878

【题目】术语“信噪比(SNR) ”在业余无线电领域广为使用。它是指:

【答案】A

[A]有用信号功率对噪声功率的比值

[B]有用信号峰值电压对噪声峰值电压的比值

[C]有用信号功率对有用信号功率及噪声功率之和的比值

[D]有用信号峰值电压对有用信号峰值电压及噪声峰值电压之和的比值

考点速览

这题问信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)的定义。答案是有用信号功率对噪声功率的比值。干扰项沿着两个方向布置:一是把功率比换成峰值电压比,二是把分母从噪声功率改成信号功率与噪声功率之和。前者是量纲问题,后者是概念替换,都属于考场上容易犹豫的岔路。

为什么用功率比而不是电压比

信噪比描述的是想听的东西相对于不想听的东西有多强。功率可以直接叠加、直接与能量打交道:在同一个负载电阻上,噪声功率与信号功率相加就是总功率,判据的分母必须是功率才干净。电压虽然便于测量,但要用有效值并平方折算成功率,才有同样的含义;峰值电压之比既丢掉了波形因数,又与功率差着平方关系,用它算不出真正的强弱对比。写成式子就是信噪比等于信号功率除以噪声功率。因为功率之比跨度极大,工程上取常用对数再乘十,用分贝表示:信号功率是噪声功率的一百倍,就是二十分贝。

分母带信号的写法是另一码事

选项里出现的"有用信号功率对有用信号功率及噪声功率之和的比值"确实是一个真实存在的量,写作 S 比 S 加 N,在调频、广播与载噪比的讨论里能见到。它与前面的分贝表示有一一对应的关系:噪声与信号之比越小,这个量越接近一。它衡量的是信号在总功率里占多大比例,取值在零到一之间;信噪比衡量的是倍数,取值从零到无穷。两者可以互相换算,却绝不能画等号。测量灵敏度时常用的另一种写法 S 加 N 比 N 更要说清:它等于信噪比加一,所以总比信噪比略大,当信噪比远大于一时两者几乎相等。仪表上常见的判据形式,用的就是这一类比值。

逐项辨析

选项 A 正确:分子只有信号功率,分母只有噪声功率。

选项 B 用有用信号峰值电压对噪声峰值电压的比值。电压必须取有效值再平方才能折算成功率,峰值还取决于波形与峰均比;换成峰值之后,同一个信号在不同波形下会给出不同的数,不能当作通用的强弱判据。

选项 C 是信号功率比上信号功率与噪声功率之和,分子分母都含信号,取值恒小于一,衡量的是占比而不是倍数;信噪比的分母里只有噪声。

选项 D 既是峰值电压,又是信号峰值电压与"信号加噪声峰值电压之和"的比,把选项 B 与选项 C 的两个错处叠在了一起。

常见数量级与分贝表示

噪声功率本身有个下限。室温下的热噪声功率等于玻尔兹曼常数乘绝对温度乘带宽;取二百九十开尔文、带宽二千七百赫兹(单边带话的典型带宽),算出来约为一乘十的负二十次方瓦,折合大约负一百四十分贝毫瓦。这是理想无噪接收机的噪声底,实际机器还要在这个基础上加进自己的噪声系数。也正因为判据要求在输出端达到一定信噪比才算听得清,灵敏度指标的数值通常比纯噪声底高出十几到二十几分贝。常用的分贝与倍数换算值得背下来:三分贝约两倍,六分贝约四倍,十分贝是十倍,二十分贝是一百倍,三十分贝是一千倍。反过来,一半是负三分贝,十分之一是负十分贝。看到指标里出现负一百多分贝毫瓦这种数,先用这套换算还原成倍数,量级感受立刻就有了。看指标时把噪声底与灵敏度分开看,数字就不会让人迷惑。

信号报告里的数字不是信噪比

业余通信里常说的信号强度报告,是操作员按听感给出的主观等级,噪声等级也是主观判断,两者都不是仪表测出来的信噪比。数字模式软件显示的则是由算法估出的信噪比,单位是分贝,可以是负值:弱信号编码方式之所以能在听不见的音量下工作,靠的是把窄带内的信号在很长时间里累积起来,等效地提高了信噪比。这些读数与定义式里的功率比是同一个概念的不同呈现方式,但来源和精度都不是一回事,比较时别混为一谈。

应试要点

信噪比是功率比:分子只放信号,分母只放噪声,分母里不能再有信号。遇到峰值电压的、遇到分母带信号的,一律排除。分贝值等于十倍常用对数,十倍功率是十分贝,一百倍是二十分贝。

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