1.- impedimentos en la transmisión ruido
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Un resumen sobre los impedimentos en la transmisiónTRANSCRIPT
COMUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
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IMPEDIMENTOS EN LA TRANSMISIÓN
• Atenuación
• Ruido
• Interferencia
• Distorsión
ATENUACIÓN.- No contamina la señal, la amplitud va disminuyendo con la distancia,
para contrarrestar se utilizan repetidores o regeneradores.
DISTORSIÓN.- Solo existe cuando existe la señal, se mejora con técnicas de
ecualización.
RUIDO ELÉCTRICO.- Se define al ruido eléctrico como cualquier energía eléctrica
indeseable que queda entre la banda de paso de la señal.
TIPOS DE RUIDO
Se puede clasificar al ruido en dos categorías: correlacionado y no correlacionado. La
correlación implica una relación entre la señal y el ruido.
Ruido no correlacionado.- El ruido no correlacionado está presente
independientemente de si haya una señal o no. Se puede seguir dividiendo en dos
categorías generales: Externo e Interno.
Ruido externo.- El ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito.
Hay tres causas principales del ruido externo: atmosférico, extraterrestres y
generadas por el hombre.
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� Ruido atmosférico.- El ruido atmosférico se origina en perturbaciones
eléctricas naturales que se generan dentro de la atmósfera. Al ruido
atmosférico se suele llamar electricidad estática a frecuencias mayores a 30
MHz éste ruido es insignificante.
� Ruido extraterrestre.- El ruido extraterrestre consiste en señales eléctricas
que se originan fuera de la atmósfera de la tierra, y en consecuencia se le
llama ruido de espacio profundo. También éste se puede clasificar en: solar y
cósmico.
Solar.- cuando cambia la intensidad de radiación del sol y se producen
las “manchas solares”.
Cósmico.- Llamado también de cuerpos negros, se encuentra disperso a
lo largo de las galaxias, su intensidad es relativamente pequeña.
� Ruido causado por el hombre.- Las fuentes principales de este ruido son los
mecanismos que producen chispas, como por ejemplo los conmutadores de los
motores eléctricos, contiene un gran rango de frecuencias.
Ruido interno.- El ruido interno es la interferencia eléctrica generada dentro de un
dispositivo o circuito. Hay tres clases principales de ruido generado internamente: de
disparo, de tiempo de tránsito y térmico.
� Ruido de disparo.- Este ruido se debe a la llegada aleatoria de portadores
(electrones o huecos) al elemento de salida de un dispositivo electrónico como
por ejemplo en un transistor.
� Ruido de tiempo de tránsito.- Cualquier modificación a una corriente de
portadores, cuando pasan de la entrada a la salida de un dispositivo produce
una variación irregular y aleatoria, cuando el tiempo que tarda un electrón en
propagarse a través del circuito es un tiempo apreciable del ciclo de la señal,
entonces el ruido es notable.
� Ruido térmico.- llamado también ruido Blanco, se asocia con el movimiento
rápido y aleatorio de los electrones dentro de un conductor, producido por la
agitación térmica, es el más significativo de todas las fuentes de ruido, es
resistivo por que depende lineal y directamente de la resistividad del material.
Ruido correlacionado
El ruido correlacionado es aquel que se relaciona mutuamente con la señal, y
únicamente está en un circuito cuando hay una señal de entrada. Este ruido se
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produce por amplificación no lineal, e incluye la distorsión armónica y de
intermodulación.
Clasificación del Ruido:
RUIDO
Correlacionado
Distorsión Armónica
Intermodulación
No
Correlacionado
Externo
Atmosférico
Extraterrestre
Solar
Cósmico
Generado por el hombre
Interno
De disparo
De tránsito
Térmico
Distorsión armónica.- Hay distorsión armónica cuando se producen las armónicas
no deseadas de una señal, debido a una amplificación no lineal. Las armónicas son
múltiplos enteros de la señal original de entrada.
f1= 107.3 MHz 2 f1 = 214.6 MHz 3 f1 = 321.9 MHz
Ejemplo: El segundo armónico (2f) Afecta a CH13 = 210-216 MHz
Distorsión por intermodulación.- Es la generación de frecuencias indeseables de
suma y diferencia, cuando se amplifican dos o más señales en un dispositivo no lineal,
que puede ser un amplificador de señal grande.
f2 = 91.7 MHz f1= 107.3 MHz 2 f1 = 214.6 MHz
2f1 – f2 = 122.9 MHz
Ejemplo: La resta del 2do armónico de f1 menos f2 afecta a las comunicaciones de
aproximación de aviones a la torre de control del aeropuerto (122.9 MHz)
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VOLTAJE DE RUIDO
En la siguiente figura se muestra el circuito equivalente de una fuente de ruido, donde
su resistencia interna (R1) está en serie con el voltaje rms de ruido (VN).
Para el peor de los casos, y para la transferencia máxima de la potencia del ruido, se
iguala la resistencia de la carga (R) con la R1. Así de voltaje de ruido a través de R es
igual a la mitad del voltaje de la fuente y según la siguiente ecuación la potencia de
ruido (PN) desarrollada a través del resistor de carga es igual a KTB. La ecuación
matemática de VN se reduce como sigue:
R
V
R
VKTBP NN
N 4
)2/( 22
===
RKTBV N 42 =
RKTBVN 4=
Donde: K = CTE de Boltzman = 1.38x10-23 [Joules/°K]
T = Temperatura absoluta [°K]
B = Ancho de banda del ruido [Hz]
Potencia del Ruido:
PN = K T B [Watt]
Densidad de Potencia del Ruido:
No = K T [Watt/Hz]
PN = No B
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RELACIÓN DE POTENCIA DE SEÑAL A RUIDO
La relación de potencia de señal a ruido S/N (de signal-to-noise), es el cociente del
valor de la potencia de la señal con el valor de la potencia del ruido, matemáticamente
se expresa:
n
S
P
P
N
S =
En la cual Ps=Potencia de señal (watts)
Pn=Potencia del ruido (watts)
Esta relación de potencia de señal a ruido se expresa con frecuencia en forma de
función logarítmica, en unidades de decibeles.
FACTOR DE RUIDO Y CIFRA DE RUIDO
El factor de ruido (F) y la cifra de ruido (NF) sirven para indicar cuanto se deteriora la
relación de señal a ruido cuando una señal pasa por un circuito o una serie de
circuitos. La definición matemática de factor de ruido es
salidaenruidoaseñaldepotenciaderelación
entradaenruidoaseñaldepotentciaderelaciónF
________
________=
La cifra de ruido solo es el factor de ruido expresado de dB, y es un parámetro de uso
común para indicar la claridad de un receptor. La definición de matemática de la cifra
de ruido es
( )salidaenruidoaseñaldepotenciaderelación
entradaenruidoaseñaldepotentciaderelacióndBNF
________
________=
( ) FdBNF log10=
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CAPACIDAD DEL CANAL
Velocidad de transmisión máxima con la que se puede transmitir información por un
canal de manera confiable y bajo ciertas condiciones o restricciones.
TAZA O RELACIÓN DE NYQUIST:
Canal Sin Ruido
� Caso binario.- si se tiene una vtx = 2 AB, entonces una señal de dos niveles
con frecuencia no mayor al ancho de banda puede transmitirse a esa
velocidad.
vtx MAX = 2 AB [bps]
� Caso multinivel.-
vtx MAX = 2 AB log2 M [bps]
Donde M= número de niveles
Canal Ruidoso
vtx MAX = C = AB log2 (1 + S/N) [bps] S/N es numérico
Es conocida como la CAPACIDAD DE SHANNON
EFICIENCIA ESPECTRAL O DENSIDAD DE INFORMACIÓN
AB
vtx=δ [bps/Hz]
Relación Eb/No es la energía de la señal por bit / densidad de potencia del ruido por
hertz.
to
b
KTv
S
N
E=