Radiación y Radiocomunicación. Carlos Crespo Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 1

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1 Radiación y Radiocomunicación Tema 4 Ruido Carlos Crespo Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones ccrespo@us.es 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 1 4. Ruido 1/3 1. Introducción 2. Ruido térmico 3. Ruido en antenas receptoras 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 2

2 Ruido en imágenes SNR: relación señal-ruido La señal de Radio se recibe débil, El problema se soluciona amplificando? 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 3 Ruido térmico Ruido térmico Movimiento browniano de los electrones en un conductor Densidad de potencia con espectro plano: ruido blanco en todas las frecuencias Distribución gausiana de media cero Puede entregar una energía que aumenta con la temperatura 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 4

3 Ruido térmico Thevenin: Norton: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 5 Ruido térmico 2 Ancho de banda equivalente de ruido: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 6

4 4. Ruido Preguntas? 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 7 Ruido en antenas T c L at, T at a T A Rx T e 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 8

5 Temperatura de antena Temperatura de antena, K Ruido atmosférico Ruido cosmico Frecuencia, MHz 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 9 Temperatura de antena Temperatura de antena, K Ruido cósmico Elevación φ = 0º φ = 5º φ = 10º φ = 30º φ = 90º Frecuencia, MHz 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 10

6 4. Ruido Preguntas? 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Ruido 2/3 4. Ruido en diodos y transistores Temperatura de ruido efectivo Factor de ruido Factor de ruido de redes en cascada Temperatura de ruido de un sistema 5. Ruido en osciladores y mezcladores Ruido en osciladores Ruido en mezcladores 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 12

7 Ruido en transistores Ruido impulsivo (shot noise) Esencialmente plano: ruido blanco S(f) f Ruido flicker 1/f S(f) f 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 13 Ruido en transistores 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 14

8 Factor de ruido 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 15 Factor de ruido de dos cuadripolos 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 16

9 Factor de ruido de una cadena de cuadripolos Para dos atenuadores: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 17 Factor de ruido de un dispositivo Admitancia de fuente: Resistencia de ruido Factor de ruido mínimo Admitancia de fuente óptima Temperatura de ruido de un sistema: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 18

10 4. Ruido Preguntas? 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 19 Ruido en osciladores Medida del ruido en un oscilador, L(f m ) Relación entre la potencia de banda lateral del ruido de fase en una banda de 1 Hz a una frecuencia f m respecto a la portadora, y la potencia total de dicha portadora (dbc) Ruido térmico 2. Ruido flicker 3. Nivel de la señal de salida 4. Red de selección de frecuencia: filtro paso bajo de f corte = f 0 /2Q L 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 20

11 Ruido en osciladores 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 21 Ruido en mezcladores 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 22

12 Ruido en mezcladores Sin filtro de entrada: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Ruido 3/3 6. Detección de una señal en presencia de ruido Detección de una señal sinusoidal en presencia de ruido gausiano 7. Ruido en receptores Receptores de AM Receptores de FM Pre-énfasis y De-énfasis en FM 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 24

13 4.6 Detección de una señal La señal llega al demodulador a través de un filtro por el cual pasa también el ruido que la acompaña. Qué características tiene este ruido? : Ruido de banda estrecha Ejemplo: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Detección de una señal Envolvente y fase de n(t) 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 26

14 4.6 Detección de una señal Función densidad de probabilidad de Rayleigh: Probabilidad de falsa detección por ruido 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Detección de una señal 2 En presencia de una señal sinusoidal: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 28

15 4.6 Detección de una señal 2 Función densidad de probabilidad de Rice: Probabilidad de fallo de detección 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Ruido en receptores Factor de Mérito: SNR c DEMODU LADOR SNR o Receptores de AM 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 30

16 4.7.1 Ruido en receptores de AM Receptores de AM Modulación con un tono: 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Ruido en receptores FM Receptores de FM 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 32

17 4.7.2 Ruido en receptores FM Receptores de FM Modulación con un tono: Efecto captura de la FM Efecto umbral de la FM 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT Ruido. Conclusión Las opiniones no se cuentan, se ponderan. Séneca 17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 34