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El ruido comunicaciones

Analisis de ruido, factor ruido, comunicasiones

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El ruido comunicaciones

  1. 1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EXTENSIÓN MATURÍN ANÁLISIS DE RUIDO Profesor: Realizado Por: Ing. Mariángela Pollonais Miguel Zorrilla. C.I: 15.510.608 Maturín, 06 de Agosto de 2014.
  2. 2. El Ruido El ruido se entiende toda componente de tensión o intensidad indeseada que se superpone con la componente de señal que se procesa o que interfiere con el proceso de medida. El ruido de un sistema se puede clasificar en uno de los dos siguientes grupos: - Ruido interno o inherente: que corresponden al que se genera en los dispositivos electrónicos como consecuencia de su naturaleza física (ruido térmico, ruido por cuantización de las cargas, ruido de semiconductor, etc.). El ruido inherente es de naturaleza aleatoria. - Ruido externo o interferencias: que corresponde al que se genera en un punto del sistema como consecuencia de acoplamiento eléctrico o magnético con otro punto del propio sistema, o con otros sistemas naturales (tormentas, etc.) o construidos por el hombre (motores, equipos, etc.). El ruido de interferencia puede ser periódico, intermitente, o aleatorio. Normalmente se reduce, minimizando el acoplo eléctrico o electromagnético, bien a través de blindajes, o bien, con la reorientación adecuada de los diferentes componentes y conexiones. Circuito equivalente del ruido. Una resistencia real, con ruido, se puede modelar mediante una resistencia ideal, sin ruido, más un generador de ruido ideal. El generador puede ser de tensión ó de corriente, según que se emplee un circuito equivalente tipo Thevenin ó Norton, como muestra primera figura. Notar que en cualquier caso, en el generador de ruido se indica el cuadrado del valor eficaz ó valor cuadrático medio. El motivo de esta representación es que al asociar dos resistencias en serie el valor cuadrático medio de la tensión ruido resultante es la suma del valor cuadrático medio de la tensión de ruido generada por cada una. Y cuando se asocian dos resistencias en paralelo el inverso del valor cuadrático medio de la tensión ruido resultante es la suma del inverso del valor cuadrático medio de la tensión de ruido generada por cada una. El cálculo del ruido generado por la asociación de resistencias se muestra en la segunda figura.
  3. 3. Modelos circuitales del ruido generado por una resistencia Cálculo del ruido generado por la asociación de resistencias (a) en serie y (b) en paralelo Relación señal/ruido Se define como relación señal a ruido, S/N o SNR6 al cociente de la potencia de la señal entre la potencia de ruido en un punto dado de un sistema, es decir: O, expresada en dB, La relación S/N proporciona una medida de la calidad de una señal en un sistema determinado y depende, tanto del nivel de señal recibida como del ruido total, es decir, la suma del ruido procedente de fuentes externas y el ruido inherente al sistema. En el diseño de sistemas, se desea que la relación señal a ruido tenga un valor tan elevado como sea posible. Sin embargo, el significado de “tan elevado comosea posible”, debe entenderse en el contexto de cada aplicación particular,
  4. 4. ya que por lo general, el obtener altos valores de S/N conlleva un aumento, a veces considerable, en el costo de implementación del sistema. Un valor adecuado de esta relación es aquél en el que la señal recibida puede considerarse sin defectos o con un mínimo de ellos. Por ejemplo en el caso de transmisión de voz, se desea que la señal recibida sea una reproducción fiel de la transmitida, pero puede tolerarse un cierto nivel de ruido y distorsión que depende de aspectos subjetivos relacionados con la percepción auditiva humana. Lo mismo ocurre en el caso de transmisión de imágenes. En los sistemas digitales de comunicaciones suele utilizarse el concepto de tasa de errores (BER7), equivalente, en cierta medida a la relación señal a ruido, más empleado en los sistemas analógicos. Factor de ruido Supóngase un amplificador de ganancia Ga, que genera una potencia de ruido interno Na como se indica en la figura, donde: Si = potencia de la señal de entrada. Ni = potencia de ruido a la entrada. S0 = potencia de la señal de salida. N0 = potencia de ruido a la salida. Na = ruido generado por el propio amplificador. G = ganancia del amplificador. Se define el factor de ruido como la relación entre la relación señal a ruido a la entrada y la relación señal a ruido a la salida: (1) Donde (2) y, además, (3)
  5. 5. Substituyendo (2) y (3) en (1): (4) Si el ruido de entrada, Ni es únicamente ruido térmico, (5) De la ecuación (5) se puede obtener la potencia de ruido generada por el sistema: (6) Ahora bien, de lo anterior se ve que: (7) es decir: (8) y, substituyendo (8): (9) FNi es la potencia total de ruido, debida al ruido externo y al del propio amplificador, referida a la entrada (N0 /G). Representa también el umbral de ruido a la entrada al que se designa también como señal mínima discernible (SMD). Cuando el nivel de potencia de la señal de entrada es igual a la señal mínima discernible, kTBF, la relación S/N es igual a 1. Esta es la condición ideal en que el amplificador no genera ningún ruido adicional. El factor de ruido suele expresarse en dB, en cuyo caso suele designarse como cifra o figura de ruido8 (NF), dada por:
  6. 6. (10) Figura de ruido de un atenuador. La figura de ruido de un atenuador es igual a su atenuación L en dB. FNi es la potencia total de ruido, debida al ruido externo y al del propio amplificador, referida a la entrada (N0 /G). Representa también el umbral de ruido a la entrada al que se designa también como señal mínima discernible (SMD). Cuando el nivel de potencia de la señal de entrada es igual a la señal mínima discernible, kTBF, la relación S/N es igual a 1. Esta es la condición ideal en que el amplificador no genera ningún ruido adicional. El factor de ruido suele expresarse en dB, en cuyo caso suele designarse como cifra o figura de ruido8 (NF), dada por: El mezclado lineal Ocurren cuando dos o más señales se combinan en un dispositivo lineal, tal como una red pasiva o un amplificador de señal pequeña. Las señales se fusionan de tal manera que no producen nuevas frecuencias y la forma de onda combinada es simplemente la suma lineal de las señales individuales. En la industria de las grabaciones de audio, la suma lineal a veces se llama mezclado lineal; de este modo en las comunicaciones de radio, mezclado casi siempre implica un proceso no lineal. El mezclado no lineal Ocurre cuando dos o mas señales se combinan en un dispositivo no lineal tal como un diodo o amplificador de señal grande. Con el mezclado no lineal, las señales de entrada se combinan de una manera no lineal y producen componentes de frecuencias adicionales. Distorsión Armónica. Hay distorsión armónica cuando se producen las at armónicas no deseadas de una señal, debido a una amplificación no lineal (mezclado). La armónicas son múltiplos enteros de la señal original de entrada. Esta señal original de la primera armónica, y se llama frecuencia fundamental. Dos por la frecuencia original de la señal es igual a la segunda armónica, tres origina la tercera, etc.
  7. 7. Otro nombre de la distorsión armónica es distorsión de amplitud. Distorsión por intermodulación Es la generación de frecuencias indeseables de suma y diferencia, cuando se amplifican dos o más señales de un dispositivo no lineal, que puede ser un amplificador de señales grandes. Aquí la importancia la tiene la palabra indeseable, porque en los circuitos de comunicación con frecuencia se desea mezclar dos o más señales, y producir las frecuencias de sumas y difefrecuencias de productos cruzados. Los productos cruzados se producen cuando tanto las frecuencias armónicas como las fundamentales se mezclan en un dispositivo no lineal. Para que haya distorsión por el intermodulación debe haber dos, señales de entrada. La definición matemática de la frecuencia de suma y diferencia es

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