Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

7. atenuacion, distorsion y ruido en la transmision

26,633 views

Published on

Describir las principales fuentes de imperfecciones que causan deterioros en las señales que se transmiten y los métodos para contrarrestarlos.

Published in: Education

7. atenuacion, distorsion y ruido en la transmision

  1. 1. 7 1www.coimbraweb.com Edison Coimbra G. TELECOMUNICACIONES Tema 7 de: Manual de clases Objetivo Describir las principales fuentes de imperfecciones que causan deterioros en las señales que se transmiten y los métodos para contrarrestarlos. Última modificación: 8 de agosto de 2015 ATENUACIÓN, DISTORSIÓN Y RUIDO EN LA TRANSMISIÓN
  2. 2. ÍNDICE DEL CONTENIDO 2www.coimbraweb.com Atenuación, distorsión y ruido en la transmisión ― Tema 7 de Telecomunicaciones ÍNDICE DEL CONTENIDO 1.- Deterioro de la transmisión. 2.- Atenuación (Origen del deciBel). 3.- Atenuación en líneas de transmisión (Atenuación vs. Frecuencia. Ejemplos con atenuación en atenuación en líneas. El dBm deciBel miliWatt. Ejemplos con dBm). 4.- Atenuación en fibra óptica (Ejemplos con atenuación en fibra óptica). 5.- Atenuación de ondas de radio (Atenuación en el espacio libre. Cálculo del presupuesto de de potencia. Ejemplos con presupuesto de potencia. Software de planificación del enlace). 6.- Distorsión (Distorsión en señal óptica – Modal. Distorsión en señal óptica – Cromática). 7.- Ruido (Ruido eléctrico externo. Ruido eléctrico interno. Ruido térmico). 8.- Relación señal a ruido (Ejemplos con relación señal a ruido). Referencias bibliográficas. Links de los documento de la colección.
  3. 3. 1.- DETERIORO DE LA TRANSMISIÓN 3www.coimbraweb.com Lo que se envía no es lo que se recibe DETERIORO DE LA TRANSMISIÓN ¿Por qué se deteriora? Porque los medios de transmisión por los que viajan las señales no son perfectos. Estas imperfecciones causan deterioros en las señales. Significa, por tanto, que la señal transmitida y la la recibida son distintas. Habitualmente ocurren 3 tipos de deterioro. Elementos de un sistema de comunicación (Forouzan, 2007) Los medios de transmisión no son perfectos.
  4. 4. 2.- ATENUACIÓN 4www.coimbraweb.com La atenuación significa perdida de energía (Blake, 2004) (Frenzel, 2003) ATENUACIÓN ¿Qué significa? Significa pérdida de energía. Cuando una señal viaja a través través de un medio de transmisión, pierde algo de su energía debido a las imperfecciones o a las características del medio transmisión. ¿A qué se debe la pérdida de energía? En líneas de transmisión de cobre (par trenzado y coaxial) A la resistencia eléctrica de los conductores. En fibras ópticas A la dispersión de luz, que se produce cuando cuando el rayo de luz choca contra una impureza impureza de la fibra y se dispersa en todas las las direcciones, perdiendo energía óptica. En ondas de de radio Al esparcimiento de la onda radiada. La onda onda pierde energía electromagnética porque se esparce en el espacio. La pérdida aumenta con la distancia y la frecuencia. Líneas de transmisión Fibra óptica Ondas de radio Para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores.
  5. 5. Origen del deciBel 5www.coimbraweb.com ¿De dónde provienen los deciBel? ORIGEN DEL DECIBEL Evento Se originó en los Bell Labs, por la necesidad necesidad de definir una unidad que diera una una idea de la pérdida de potencia (atenuación) Los primeros sistemas telefónicos usaban líneas abiertas (alambres de acero paralelos de 0.9 mm de diámetro). Se observó que cuando se inyectaba una potencia a la entrada, a una frecuencia de 886 Hz, al cabo de 10 millas la la potencia se reducía a 1/10 (a un 10%). Esta proporción de 10:1 entre la potencia de de entrada y de salida se volvió una unidad de medida: se llamó Bel, en honor al inventor del teléfono Alexander Graham Bell. Pero, debido a que la proporción 10:1 es grande, se la dividió en unidades más pequeñas, es así que nació el decibel (dB). A = atenuación, en dB. P1 = potencia de entrada, en W. P2 = potencia de salida, en W. 𝐴 = 10 log10 𝑃2 𝑃1 Fórmula de la atenuación APLICACIÓN DEL DECIBEL El decibel queda definido como una relación de dos dos potencias, luego se lo extiende para relacionar voltajes, corrientes o cualquier otro parámetro. El valor de A es negativo si se ha atenuado, y positivo positivo si se ha amplificado. Atenuación La atenuación se mide en dB.
  6. 6. 3.- ATENUACIÓN EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 6www.coimbraweb.com ¿Porqué se produce la atenuación en líneas? ATENUACIÓN EN LINEAS DE TRANSMISIÓN Mecanismos de pérdidas Resistencia de los conductores de cobre La pérdida más obvia de una línea se debe a la resistencia de los conductores. La pérdida aumenta con la frecuencia debido al efecto skin, que es la tendencia tendencia de la corriente a acumularse en en la capa superficial de los conductores. conductores. La resistencia aumenta porque disminuye el área transversal útil útil del conductor. Conductancia del dieléctrico El dieléctrico de una línea no es perfecto perfecto y tiene resistividad finita, por lo lo que parte de la corriente se “fuga” entre entre los conductores, contribuyendo a la la pérdida. La conductancia del dieléctrico aumenta aumenta con la frecuencia. El coaxial con con dieléctrico de espuma tiene menor pérdida que el que utiliza polietileno sólido. Efecto Skin – Acumulación de la corriente en la capa superficial Corriente de fuga (Anguera, 2008) (Blake, 2004) Las pérdidas aumentan con la frecuencia.
  7. 7. Atenuación vs. Frecuencia 7www.coimbraweb.com ¿Cómo varía la atenuación en función de la frecuencia? (Stallings, 2004) ATENUACIÓN VS. FRECUENCIA En líneas de transmisión Al elegir una línea, debe ponerse atención a las las pérdidas. Recuerde que una pérdida de 3 dB en dB en una línea, entre un transmisor y su antena, antena, significa que sólo la mitad de la potencia potencia del transmisor llega a la antena. El resto resto de la potencia circula como calor en la línea. A modo de comparación, se muestra la atenuación de algunos medios de transmisión en en función de la frecuencia de operación del sistema. Atenuación vs. Frecuencia VALORES DE ATENUACIÓN TÍPICOS Para los medios de transmisión más comunes utilizados en enlaces punto a punto de larga distancia. Medio Rango de frecuencias Atenuación típica Par trenzado 0 a 1 MHz 3dB/km @ 1kHz Cable coaxial 0 a 500 MHz 7dB/km @ 10MHz Fibra óptica 180 a 370 THz 0,2 a 0,5 dB/km El par trenzado y cable coaxial no se usan en frecuencias de microondas.
  8. 8. Ejemplos con atenuación en líneas 8www.coimbraweb.com Ejemplo 1.- Atenuación en línea Una señal viaja a través de una línea de transmisión y su potencia se reduce a la mitad. Calcule la atenuación en dB. Respuesta Ejemplo 1 A = –3dB. La atenuación de la línea se mide en dB Ejemplo 2.- Atenuación en línea Las pérdidas de las líneas regularmente se se dan en dB por 100 metros. Una línea de transmisión acoplada tiene una una pérdida de 1.5 dB/100 m. Si se suministran suministran 10 W a la entrada de la línea, ¿cuántos W llegan a la carga situada a 27 m? Respuesta Ejemplo 2 PL = 9.1 W. Ejemplo 3.- Atenuación en línea Se requiere que una fuente de RF entregue 100 W Respuesta Ejemplo 3 PG = 151 W. (Blake, 2004) Los dB se pueden sumar y restar.
  9. 9. Ejemplos con atenuación en líneas 9www.coimbraweb.com Ejemplo 5.- Suma y resta de dB Una razón por la que los ingenieros usan usan dB para medir cambios de potencia de una señal es que los dB se suman o restan cuando se miden varios puntos. La Figura muestra una señal que viaja desde el punto 1 al 4. Se atenúa al llegar al 2. Entre 2 y 3, se amplifica. Entre 3 y 4, se atenúa. Se obtienen los dB resultantes sin más que sumar los dB medidos entre cada par de puntos; el resultado es +1dB, se amplifica la señal. ¿Cómo se compensa la pérdida de energía? (Forouzan, 2007) Curiosidades Antes que se inventara la maquina de calcular, se usaban los logaritmos para simplificar la multiplicación y división; como un proceso basado en potencias de 10. Ejemplo 4.- Amplificación Para compensar la pérdida de energía, se usan amplificadores para amplificar la señal. Los amplificadores usados en electrónica se especifican en dB. Por ejemplo, un amplificador de 20 dB de Ganancia amplificará la señal de entrada 100 veces. En cambio, uno de 30 dB la amplificará 1.000 veces. Los dB se pueden sumar y restar.
  10. 10. El dBm deciBel miliWatt 10www.coimbraweb.com Expresa la relación entre 2 niveles de potencia EL dBm ¿Qué expresa? El dB expresa la relación entre 2 niveles de potencia, pero no es requisito que ambas señales señales existan físicamente. Por ejemplo, se podría preguntar. ¿cuántas veces mayor que un 1 mW es la potencia en un circuito? Esto no significa que en realidad se tenga tenga una potencia de 1 mW en alguna parte del del circuito. Se dice que los niveles de potencia expresados expresados de esta manera están en dBm. 𝑃(dBm) = 10 log10 𝑃 1 mW Potencia en dBm Respuesta Ejemplo 6 500 veces mayor. 27 dBm. Ejemplo 6.- dBm ¿Cuántas veces mayor que 1 mW es es la potencia de 500 mW? Exprese esta relación en dBm. Ejemplo 7.- Medición de dBm La ventaja de usar dBm es que simplifica la medición de medición de la potencia. Algunos instrumentos tienen dos escalas para indicar el nivel de potencia. En la figura se observa que la escala superior, graduada graduada en mW, mide 0.25mW. La escala inferior, graduada en dBm, mide –6dBm. (Blake, 2004) Algunos instrumentos miden el nivel de potencia en dBm.
  11. 11. Ejemplos con dBm 11www.coimbraweb.com Ejemplo 8.- Potencia en dBm Convierta a dBm las siguientes potencias y ubique los valores en una línea dBm: a)10W, b)10mW, c)1mW, d)10µW, e)10nW. (Blake, 2004) Respuesta Ejemplo 8 Ver figura. Las potencias >1mW son positivas y las <1mW negativas. Ejemplo 9.- Potencia en dBm Un amplificador de 20 dB se conecta a otro otro de 10 dB por medio de una línea de transmisión con una pérdida de 12 dB. Si al sistema se le aplica una señal con un nivel de potencia de –12dBm, calcule el nivel de la potencia de salida. Respuesta Ejemplo 9 –12dBm+18dB = 6dBm. Ver figura. Comentario Parecería que se suman cantidades diferentes, pero no es es así. Ambas cantidades son logaritmos de relaciones de potencia y, por tanto, son adimensionales. "dB" indica la operación de que realizó un cociente, y la "m" sigue la pista de un nivel de referencia. Expresa la relación entre 2 niveles de potencia Algunos instrumentos miden el nivel de potencia en dBm.
  12. 12. 4.- ATENUACIÓN EN FIBRA ÓPTICA 12www.coimbraweb.com ATENUACIÓN EN FIBRA OPTICA Es la pérdida de energía que sufre el rayo de luz al viajar de un un extremo al otro de la fibra de vidrio. Mecanismos de pérdidas Dispersión de de luz Cuando el rayo de luz choca contra una impureza natural en el vidrio, se dispersa en todas las direcciones. Representa el 96% de la atenuación. Absorción de de la luz La luz es absorbida por el vidrio gracias a las las propiedades químicas o impurezas naturales naturales en el vidrio, transformándose en calor. calor. Representa entre el 3 y 5% de la atenuación. VALORES DE ATENUACIÓN Ventana Atenuación típica 850 nm 3,2dB/km @ MM 1310 nm 0,85dB/km @ MM 0,35dB/km @ SM 1550 nm 0,25dB/km @ SM (Blake, 2004)¿Porqué se produce la atenuación en la fibra? La atenuación es menor a mayor longitud de onda.
  13. 13. Ejemplos con atenuación en fibra óptica 13www.coimbraweb.com La atenuación de la fibra la especifica el fabricante en dB/km Ejemplo 10.- Atenuación en fibra Un enlace de fibra óptica de 50 km de longitud utiliza una fibra fibra monomodo SM de 1550 nm y una atenuación de 0.3 dB/km. Respuesta Ejemplo 10 15 dB. Plan de instalación de la fibra En un plan de instalación se muestra la longitud del recorrido, la la cantidad de empalmes, los conectores y los equipos necesarios necesarios para la terminación de la la fibra en los extremos del enlace. Por razones prácticas, los cables de de fibra óptica se despachan en carreteles de madera con una longitud longitud que no supera los 4.000 m, (Blake, 2004) Del plan de instalación se obtienen las pérdidas debidas a la fibra, empalmes y conectores.
  14. 14. Ejemplos con atenuación en fibra óptica 14www.coimbraweb.com Ejemplo 11.- Atenuación en fibra Un enlace óptico tiene una longitud de 50 km. La salida de de potencia del transmisor es 3 mW y las pérdidas son como como sigue: Pérdida total de conector: 4 dB. Pérdida por empalme: 0.1 dB. Los empalmes están separados 2 km. Pérdida de la fibra: 0.4 dB/km. Calcule el nivel de potencia 𝑷 𝑹 en el receptor, en dBm. Respuesta Ejemplo 11 Conceptos importantes Sensibilidad del receptor. Es el mínimo nivel de de potencia que requiere para funcionar. Un valor valor típico en comunicaciones ópticas es de –28 28 dBm. Margen del sistema. Es la diferencia entre la potencia recibida y la sensibilidad del receptor. Por Por lo general, se requiere un margen de 5 a 10 dB 10 dB para contrarrestar el deterioro de los componentes y la posibilidad de que se necesiten necesiten más empalmes, por ejemplo si se corta corta el cable de manera accidental. Ejemplo 12.- Margen del sistema Para verificar el margen del sistema se empieza empieza con la potencia de transmisión 𝑷 𝑻 en dBm, dBm, se le resta la atenuación total en dB y se compara el resultado 𝑷 𝑹 con la sensibilidad del receptor 𝑷 𝑺. Cualquier potencia de más se llama margen del sistema. (Blake, 2004)La atenuación de la fibra la especifica el fabricante en dB/km La sensibilidad es uno de los parámetros más importante del receptor. Lo especifica el fabricante.
  15. 15. Ejemplo 14.- Margen del sistema Un diodo láser emite una potencia de 1 mW. Éste se utiliza en un sistema de fibra óptica con un receptor que requiere una potencia de, por lo menos, 10 W para la tasa de bits erróneos deseado. Determine si el sistema funcionará en una distancia de 10 km. Suponga que será necesario tener un empalme cada 2 km. Las pérdidas en el sistema son como sigue: Pérdidas de acoplamiento y conector, transmisor a fibra: 4 dB. Pérdida de la fibra: 0.5 dB/km. Pérdida de empalme: 0.2 dB por empalme. Pérdida de conector entre la fibra y el receptor: 2 dB. Ejemplos con atenuación en fibra óptica 15www.coimbraweb.com Ejemplo 13.- Margen del sistema Un enlace óptico abarca 40 km. El láser tiene una potencia de salida de 1,5 mW, y el receptor una sensibilidad 𝑷 𝑺 de 25 dBm. La fibra está disponible en longitudes de 2,5 km y se empalma con una pérdida de 0,25 dB por empalme. La fibra tiene una pérdida de 0,3 dB/km. El total de las pérdidas por conectores en ambos extremos es 4 dB. Calcule el margen del sistema. Respuesta Ejemplo 13 Respuesta Ejemplo 14 Si. Hay un margen disponible de 8,2 dB. (Blake, 2004)La atenuación de la fibra la especifica el fabricante en dB/km La sensibilidad es uno de los parámetros más importante del receptor. Lo especifica el fabricante.
  16. 16. 5.- ATENUACIÓN DE ONDAS DE RADIO 16 ww.coimbraweb.com ATENUACIÓN EN ONDAS DE RADIO La onda, en su trayectoria, pierde potencia porque se esparce sobre una mayor región en el espacio a espacio a medida que se aleja de la antena transmisora. Se distinguen 2 mecanismos de pérdidas. Mecanismos de pérdidas Atenuación en el espacio libre La onda pierde potencia porque se esparce en el espacio. La pérdida aumenta con aumenta con la distancia y con la frecuencia, pero disminuye con la directividad o ganancia de las antenas. Atenuación por el el medio ambiente La onda pierde potencia por absorción cuando pasa a través de árboles, paredes, paredes, ventanas, pisos de edificios y debido a situaciones climáticas, pero también por desvanecimiento debido a interferencias por multitrayectoria. Enlace de radio (Kraus & Fleisch, 2000)¿Porqué se produce la atenuación de las ondas de radio? El espacio libre no absorbe energía.
  17. 17. Atenuación en el espacio libre 17www.coimbraweb.com Para calcularla se usa la ecuación de transmisión de Friis ECUACIÓN DE TRANSMISIÓN DE FRIIS ¿Qué establece? Establece la pérdida en el espacio libre (Lfs), es decir, la razón entre la potencia recibida y la transmitida. La ecuación se obtiene al combinar las ecuaciones de las ganancias de las dos antenas. PR = potencia recibida, en W. PT = potencia transmitida, en W. GT = ganancia de la antena transmisora. GR = ganancia de la antena receptora. λ = longitud de onda de la onda, en m. r = distancia radial entre antenas, en m. 𝑃 𝑅 𝑃 𝑇 = 𝐺 𝑇 𝐺 𝑅 𝜆2 162 𝑟2 Ecuación de transmisión de Friis 𝐿 𝑓𝑠(dB) = 10 log 𝑃 𝑇(𝑊) 𝑃 𝑅(W) 𝐿 𝑓𝑠(dB) = 92,44 + 20 log 𝑟 km + 20 log 𝑓 GHz − 𝐺 𝑇 dBi − 𝐺 𝑅(dBi) Es común expresarla en dB con el signo cambiado. Ejemplo 15.- Potencia recibida Un transmisor y un receptor que operan a 6 GHz están separados separados por 40 km. Calcule la potencia (en dBm) que recibe el receptor si el transmisor transmite una potencia de 2 W, la antena transmisora tiene una ganancia de 20 dBi y la receptora de 25 dBi. (Blake, 2004) El espacio libre no absorbe energía.
  18. 18. Cálculo del presupuesto de potencia 18www.coimbraweb.com Se calcula en forma manual o automática por software CÁLCULO DEL PRESUPUESTO DE POTENCIA ¿En qué consiste? En un proceso mediante el cual se evalúa si el enlace enlace es viable, y para ello se deben calcular las pérdidas en el trayecto y conocer las características del equipamiento y de las antenas. 1.- Características del equipamiento Potencia de Transmisión. La especifica el fabricante del del transmisor. Generalmente, más de 30 mW. Sensibilidad del receptor. La especifica el fabricante del del receptor. Es el nivel mínimo de potencia que debe recibir para una determinada calidad. Generalmente en el rango de –75 a –95 dBm. 2.- Características de las antenas Ganancia de las antenas. Son dispositivos pasivos que que crean el efecto de amplificación debido a su forma física. Tienen las mismas características cuando transmiten que cuando reciben. Las omnidireccionales tienen una ganancia de 5 a 12 dBi. Las sectoriales de 12 a 15 dBi. Las parabólicas de 19 a 24 dBi. 3.- Pérdida en el trayecto Pérdida en el espacio libre. La onda pierde pierde potencia porque se esparce en el espacio. La pérdida aumenta con la distancia y la frecuencia, pero disminuye con la ganancia de las antenas. Pérdida por el medio ambiente. La onda pierde potencia por absorción, cuando pasa a través de árboles, paredes, ventanas, pisos de edificios y debido a situaciones climáticas, pero también por desvanecimiento debido a interferencias por multitrayectoria. La experiencia demuestra que un margen de tolerancia de 20 dB para contrarrestar esta pérdida es lo apropiado. 4.- Pérdida en la línea o guía Pérdida en la línea o guía. Parte de potencia potencia se pierde en la línea de transmisión. La pérdida para un coaxial corto con conectores es de 2 a 3 dB. (APC, 2007) El margen de tolerancia contrarresta la pérdida por el medio ambiente.
  19. 19. Ejemplos con presupuesto de potencia 19www.coimbraweb.com Respuesta Ejemplo 16a Hay un margen de 8 dB que permite permite trabajar con buen tiempo, pero probablemente no sea suficiente para enfrentar condiciones climáticas extremas. Respuesta Ejemplo 16b Hay un margen de 10 dB. El enlace enlace funciona, pero si se utiliza un plato de 24 dBi en el lado del cliente, se tendría una ganancia adicional de 10 dBi en ambas direcciones. Otra opción más cara es utilizar equipos de radio de mayor potencia en ambos extremos del enlace. Ejemplo 16.- Estimación viabilidad del enlace Estime la viabilidad de un enlace de 5 km con un punto de acceso WiFi (AP) y un cliente. El AP está conectado a una antena omnidireccional de 10 dBi de ganancia, mientras que el cliente a una sectorial de 14 dBi. La potencia de transmisión del AP es 100 mW (o 20dBm) y su sensibilidad es de –89 dBm. La potencia de transmisión del cliente es de 30 mW (o 15dBm) y su sensibilidad es de –82 dBm. Los cables son cortos, con una pérdida de 2 dB a cada lado. (APC, 2007)Se calcula en forma manual o automática por software. El margen de tolerancia contrarresta la pérdida por el medio ambiente.
  20. 20. Software de planificación del enlace 20www.coimbraweb.com Simulación con Radio Mobile SIMULACIÓN CON RADIOMOBILE ¿En qué consiste? Construye automáticamente un perfil entre dos puntos. Durante la simulación analiza la línea visual y visual y calcula la atenuación en el espacio libre y las debidas a otros factores, como absorción de los árboles, efectos del terreno, clima, y además estima la pérdida en el trayecto en áreas urbanas. Radio Mobile presenta un modelo que se asemeja a la realidad, y hasta se pueden simular los niveles de niveles de potencia de las estaciones y las ganancias de las antenas, diseñando de tal manera el nivel de recepción que se desea. Radio Mobile se usa para el diseño y simulación de radioenlaces.
  21. 21. 6.- DISTORSIÓN 21www.coimbraweb.com DISTORSIÓN ¿Qué significa? Significa que la señal cambia su forma de onda. Ocurre en una una señal compuesta, formada por distintas frecuencias. Cada componente tiene su propia velocidad de propagación a En otras palabras, los componentes de la señal en el receptor receptor tienen fases distintas de las que tenían en el emisor. La forma de la señal compuesta es por tanto distinta. Ejemplo 17.- Imagen distorsionada ¿Porqué se produce la distorsión? (Forouzan, 2007) Para contrarrestar la distorsión por el retardo se usan técnicas de ecualización.
  22. 22. Distorsión en señal óptica – Modal 22www.coimbraweb.com Se manifiesta como una dispersión del pulso óptico DISPERSIÓN MODAL ¿Cuál es la causa? La causa es la propagación multimodo que ocurre en las fibras fibras multimodo, debido a que los los rayos de luz toman diferentes caminos a través del núcleo de la fibra y llegan a destino en diferentes diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso. La dispersión modal limita la velocidad de datos. Los pulsos de luz se solapan unos con otros y el el receptor no los puede distinguir, distinguir, por lo que estas fibras se se utilizan solo para cortas distancias. Ejemplo 17.- Dispersión modal Los pulsos se solapan unos con otros y el receptor no los los distingue; se puede producir error. (Blake, 2004) Multimodo se denomina así porque el rayo de luz se mueve por múltiples caminos a través del núcleo de la fibra.
  23. 23. Distorsión en señal óptica – Cromática 23www.coimbraweb.com Se manifiesta como una dispersión del pulso óptico DISPERSIÓN CROMÁTICA ¿Cuál es la causa? La causa es el ancho espectral de la fuente. Una fuente de luz (LED o láser), emite luces luces de diferentes longitudes de onda que viajan por la fibra a diferentes velocidades y y llegan a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso, el cual, en cual, en todo caso, es menos significativo que en la dispersión modal. La dispersión cromática es una característica de las fibras monomodo, en las cuales se El láser tiene un ancho espectral mucho menor que el LED; por tanto, el laser y la fibra fibra monomodo son aptos para transmisiones a altas velocidades y larga distancia. (Blake, 2004) Monomodo se denomina así porque el rayo de luz se mueve por un solo camino a través del núcleo de la fibra.
  24. 24. 7.- RUIDO 24www.coimbraweb.com RUIDO ELÉCTRICO Definición Se define como cualquier energía eléctrica no deseada deseada que aparece en la frecuencia de la señal deseada e interfiere con ella perturbando la comunicación. Ejemplo 18.- Ruido térmico Imagen afectada por por el ruido térmico constante, causado por el movimiento aleatorio de electrones en un cable o componente electrónico. Ejemplo 19.- Ruido impulsivo Imagen afectada por el ruido impulsivo causado por el pico de energía alta en un periodo de tiempo muy corto que viene de líneas de potencia o de iluminación. (Blake, 2004)¿Porqué se produce la distorsión? Es útil clasificar el ruido según la fuente que los genera: ruido externo y ruido interno.
  25. 25. Ruido eléctrico externo 25www.coimbraweb.com Se produce fuera del sistema que trata la señal RUIDO ELÉCTRICO EXTERNO Se produce fuera del sistema que trata la señal, y se introduce en él por medio de un acoplamiento acoplamiento eléctrico o magnético. Formas de ruido externo Ruido cósmico. El Sol es una poderosa fuente de radiación en un amplio intervalo de frecuencias. Las frecuencias. Las estrellas irradian también ruido, que se conoce como ruido cósmico; cuando se lo recibe Ruido atmosférico. Se le llama estática porque los rayos, que son una descarga de electricidad estática, son una fuente importante de ruido atmosférico. Esta perturbación se propaga a largas distancias distancias por el espacio. Ruido impulsivo. Es un pico, una señal de amplitud alta en un periodo de tiempo muy corto, que viene que viene de líneas de potencia, iluminación, etc. Ruido inducido. Se debe a fuentes externas tales como motores y electrodomésticos. Estos dispositivos actúan como antenas emisoras y el medio de transmisión como la receptora. Ruido de interferencia o diafonía NEXT (Near End Crosstalk). se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales. Una línea actúa como una antena emisora y la emisora y la otra como una receptora. (Blake, 2004) Es útil clasificar el ruido según la fuente que los genera: ruido externo y ruido interno.
  26. 26. Ruido eléctrico interno 26www.coimbraweb.com RUIDO ELÉCTRICO INTERNO Se produce en los componentes pasivos (resistores y cables) y en los activos (diodos, transistores). Todos transistores). Todos pueden ser fuentes de ruido. Formas de ruido interno Ruido de disparo (shoot noise). Se produce por las variaciones aleatorias en el flujo de corriente (electrones o huecos) en dispositivos activos, como transistores y diodos. Ruido de partición. Se produce en dispositivos donde una sola corriente se separa en dos o más trayectorias, por ejemplo en un transistor de juntura (BJT) bipolar, en donde la corriente del emisor es la suma es la suma de las corrientes de colector y la de base. Ruido térmico. Se produce por el movimiento aleatorio de los electrones en un conductor debido a la a la agitación térmica, que crea una señal extra no enviada originalmente por el transmisor. Por su importancia, se tratará con mayor detalle. RUIDO ELÉCTRICO CORRELACIONADO Se produce por amplificaciones no lineales de la señal y cuando distintas frecuencias comparten el mismo el mismo medio de transmisión. Formas de ruido correlacionado Ruido por distorsión armónica. Se producen armónicos por una mezcla no lineal. Ruido por distorsión de intermodulación. Se producen productos cruzados indeseables: suma o resta de resta de frecuencias. (Blake, 2004)Se produce dentro del sistema que trata la señal Es útil clasificar el ruido según la fuente que los genera: ruido externo y ruido interno.
  27. 27. Ruido térmico 27www.coimbraweb.com Se produce por el calor RUIDO TÉRMICO ¿Qué lo produce? El movimiento aleatorio de los electrones en un un conductor, debido a la agitación térmica. El incremento de la temperatura incrementa el movimiento de los electrones y se produce un flujo de corriente, una corriente de ruido. El flujo de corriente es resistido; los átomos se se agitan y los electrones chocan entre sí. Esta resistencia aparente del conductor produce un voltaje aleatorio que se llama ruido. Potencia del ruido térmico Johnson (1928) demostró que la potencia del ruido producido por una fuente de ruido térmico es proporcional al producto de la temperatura por el ancho de banda útil. 𝐼 𝑁 × 𝑅 = 𝑉 𝑁 Voltaje de ruido VN 𝐼 𝑁 × 𝑉 𝑁 = 𝑁𝑁 = 𝑘𝑇𝐵 N = potencia del ruido térmico, en W. k = constante de Boltzmann, 1.38×10–23, en J/K. T = temperatura absoluta, en K (oC + 273). B = ancho de banda útil, en Hz. Potencia del ruido térmico Ejemplo 20.- Potencia de ruido Un receptor tiene un ancho de banda útil de 10 kHz. Por razones de acoplamiento, se conecta un resistor a la entrada del receptor, en las terminales de la antena. Calcule la potencia de ruido con la que contribuye contribuye dicho resistor, si su temperatura es de 27º C. Respuesta Ejemplo 20 N = 4.14× 10−17W. Movimiento aleatorio de de electrones. Corriente de ruido IN Resistencia R debido al choque de electrones entre si. (Blake, 2004) Se llama también ruido blanco porque el movimiento aleatorio se produce en todas las frecuencias.
  28. 28. 8.- RELACIÓN SEÑAL A RUIDO 28www.coimbraweb.com Es la razón entre lo que se quiere (señal) y lo que no (ruido). RELACIÓN SEÑAL A RUIDO ¿Para qué se calcula? La principal razón para calcular la potencia de ruido es es para determinar el efecto que el ruido tiene sobre la señal deseada. La cantidad de ruido no es lo que interesa, sino la cantidad cantidad de ruido comparada con el nivel de señal deseada, es decir lo que importa es la relación de potencia de la señal y la potencia de ruido. Esta relación, que se abrevia S/N, es una de las especificaciones más importantes de cualquier sistema de comunicaciones. S N = Potencia media de la señal(W) Potencia media del ruido(W) Relación señal a ruido S N(dB) = 10 log S N S/N es la razón entre lo que que se quiere (señal) y lo que no se quiere (ruido). Ejemplo 21.- Relación S/N típicas Una línea telefónica tiene una relación S/N de 35 dB. Por su parte, en un sistema CATV la relación de relación de la potencia de la portadora a la potencia de ruido típica es de 69 dB. (Forouzan, 2007) S/N es una de las especificaciones más importantes de un sistema.
  29. 29. Ejemplos con relación señal a ruido 29www.coimbraweb.com Ejemplo 22- Relación señal a ruido La potencia de una señal es 10 mW y la potencia del ruido es 1 μW. Calcule Calcule los valores de S/N como relación de potencias y en dB. Respuesta Ejemplo 22 S/N = 10.000 = 40 dB Ejemplo 23.- Relación señal a ruido Calcule el valor de S/N para un canal de transmisión sin ruido. Ejemplo 25.- Relación señal a ruido Un receptor produce una potencia de ruido de 200 mW sin señal. El nivel de nivel de salida se incrementa a 5 W cuando se aplica una señal. Calcule (S + Respuesta Ejemplo 23 S/N ⟶ ∞ Ejemplo 24.- S/n baja Una S/N baja indica que la señal está muy corrompida por el ruido. Respuesta Ejemplo 25 (S+N)/N = 25 = 14 dB (Forouzan, 2007)Es la razón entre lo que se quiere (señal) y lo que no (ruido) S/N es una de las especificaciones más importantes de un sistema.
  30. 30. Referencias bibliográficas 30www.coimbraweb.com ¿Cuáles son las referencias bibliográficas? REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS APC, Asociación para el progreso de las comunicaciones (2007). Redes Inalámbricas en los Países en Países en Desarrollo. Mountain View, CA. USA: Limehouse Book Sprint Team. Blake, Roy (2004). Sistemas electrónicos de comunicaciones . México: Thomson. Frenzel (2003). Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Madrid: Alfaomega. Forouzan, B. A. (2007). Transmisión de datos y redes de comunicaciones. Madrid: McGraw-Hill. Kraus, J., & Fleisch, D. (2000). Electromagnetismo con Aplicaciones. México: McGraw-Hill. RadioMobile. RadioMobile. Recuperado el 16 de marzo de 2015, de http://www.cplus.org/rmw/english1.html. Stallings, William (2007). Data and Computer Communication. New Jersey: Pearson. Edison Coimbra G. Tema 7 de: TELECOMUNICACIONES FIN
  31. 31. Links de los documentos de la colección 31www.coimbraweb.com Telecomunicaciones LINKS DE LOS DOCUMENTOS 0.Introducción. (En construcción) 1.Generación de ondas de voltaje. (En construcción) 2.Datos y señales analógicas y digitales 3.PCM Digitalización de señal analógica 4.TDM Multiplexación por división de tiempo 5.SONET/SDH Red óptica síncrona 6.AM y FM Modulación de amplitud y de frecuencia 7.Atenuación, distorsión y ruido en la transmisión

×