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=