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1 RUIDO Y COMUNICACIONES Contenido 1.- Definición de ruido eléctrico. 2.- Formas de ruido eléctrico. 3.- Ruido térmico. 4.- Relación señal a ruido S/N. 5.- Temperatura de ruido. 6.- Diafonía o crosstalk. Objetivo.- Al finalizar, el lector será capaz de describir las principales fuentes de interferencia y de ruido que distorsionan la señal de información y los métodos utilizados para contrarrestarlos. Última actualización: ió 1 de julio de 2010 Tema 4 de INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS Edison Coimbra G. 1

2 1.- Definición del ruido eléctrico Se define como cualquier energía eléctrica no deseada que aparece en la frecuencia de la señal deseada e interfiere con ella perturbando la comunicación. Señal senoidal pura Señal senoidal con ruido Ruido en forma de pulsos (impulsivo) Ruido constante (térmico) 2

3 2.- Formas de ruido eléctrico El correlacionado tiene relación directa con la señal, es producido por amplificaciones no lineales de la señal. Incluye armónicos y distorsión de intermodulación. El no correlacionado está presente sin importar si hay una señal presente o no. Se produce en los medios de transmisión, circuitos, amplificadores, etc. 3

4 Ruido externo e interno El ruido externo es generado fuera de un sistema de comunicación y se introduce en él. El ruido generado externamente, se considera como tal sólo si sus frecuencias caen dentro de la banda útil del sistema de comunicación. El ruido interno es la interferencia eléctrica generada dentro de un dispositivo. Todo equipo electrónico genera ruido. Tanto los componentes pasivos (resistores y cables) como los dispositivos activos (diodos, transistores) pueden ser fuentes de ruido. 4

5 3.- Ruido térmico Se produce por el movimiento aleatorio de los electrones en un conductor debido al calor. Al aumentar la T o se incrementa el movimiento de los electrones y produce un flujo de corriente. El flujo de corriente es resistido: los átomos están agitados y los electrones chocan unos con otros. Esta resistencia aparente del conductor produce un voltaje aleatorio que técnicamente se llama ruido (voltaje de ruido). El ruido térmico está presente en todas las frecuencias (ruido blanco). Potencia del ruido térmico La potencia del ruido producido por una fuente de ruido térmico se calcula en función de su T o y del ancho de banda útil, según Johnson (1928). N potencia del ruido, en W. N 0 densidad espectral de ruido, en W/Hz o J. k constante de Boltzmann, ,enJ/K. T temperatura absoluta, en K o C 273. B ancho de banda de la potencia de ruido, en Hz. 5

6 4.- Relación señal a ruido S/N Lo que importa es la relación de la potencia de la señal y la potencia del ruido. Esta relación S/N es una de las especificaciones más importantes de cualquier sistema de comunicaciones. S/N es la razón entre lo que se quiere (señal) y lo que no se quiere (ruido). Una S/R baja indica que la señal está muy corrompida por el ruido. 6

7 Figura de ruido NF Todos los conductores producen ruido y los dispositivos activos también añaden su propio ruido, entonces, cualquier etapa en un sistema de comunicación agrega ruido. Por ejemplo, un amplificador amplificará por igual la señal y el ruido en su entrada, pero también añadirá cierto ruido. Por tanto, la S/N en la salida es más baja que en la entrada. Figuraderuido ido NF ( S/ N ) ( S/N) ent sal a 290K S/N es la relación de potencia de señal a ruido de entrada y de salida respectivamente, (no en db). Es común que NF se exprese en db. En ocasiones, a la NF se le denomina cifra de ruido o factor de ruido. 7

8 5.- Temperatura de ruido De un amplificador Para comprender el concepto, se modela un amplificador real (ruidoso) por un amplificador ideal (que no genera ruido) con una resistencia en serie a la entrada. La temperatura de ruido del amplificador es la temperatura equivalente T e de una resistencia, i que genera la misma potencia de ruido a la salida del amplificador ideal que la generada por el amplificador real cuando este no tiene ruido a la entrada. Por esta razón, el ruido se calcula a la entrada del amplificador, utilizando para ello la temperatura equivalente de ruido T e proporcionada por el fabricante. Esta temperatura está directamente relacionada con la temperatura física del aparato electrónico, pero no es necesariamente igual a ella. 8

9 Temperatura de ruido de una antena No sólo se introduce ruido por el amplificador, sino también por la antena; capturado a través del lóbulo principal y los secundarios de su patrón de radiación, con diferentes intensidades, desde diversas direcciones y de varias fuentes. La magnitud del ruido capturado se calcula en función de una temperatura de ruido de la antena. Temperatura de ruido combinado, tomando la suma de ruido cósmico, galáctico y troposférico, en función de la frecuencia de recepción y del ángulo de elevación de la antena La temperatura de ruido total del sistema de recepción será, entonces, la suma de la temperatura de ruido de la antena y del amplificador referidas al mismo punto. 9

10 6.- Diafonía o crosstalk Se debe al acoplamiento eléctrico no deseado entre líneas adyacente o cuando antenas captan señales no deseadas. Es del mismo orden que el ruido térmico. Autodiafonía o diafonía de extremo cercano NEXT Potencia transmitida Equipo de comunicación Transmisor FIN 10 Receptor Potencia recibida

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