Transmisión de Señales (Presentación de Power Point)

En cualquier sistema de comunicaciones se debe aceptar que la señal que se recibe diferirá de la señal transmitida debido a varias adversidades y dificultades sufridas en la transmisión. En las señales analógicas, estas dificultades pueden degradar la calidad de la señal. En las señales digitales. se generarán bits erróneos: un 1 binario se transformará en un 0 y viceversa.

Las dificultades más significativas son: · Ruidos · Distorsión por retardo · Atenuación

Para medir la potencia que una señal ha perdido o ganado, se usa el concepto de decibel. El decibel (dB) mide las potencias relativas de dos señales o de una señal en dos puntos distintos. El valor en dB es negativo si una señal se ha atenuado y positivo si una señal se ha amplificado. La expresión matemática del db es la siguiente:

dB=101og10(P2/P1)

donde P1 y P2 representan la potencia de la señal medidas en los puntos 1 y 2 del circuito de transmisión que se trate.

Imaginemos una señal que se inyecta en un medio de transmisión y que su potencia se reduce a la mitad. Esto significa que P2 = (1/2) P1 En este caso, la atenuación (pérdida de señal) se puede calcular como:

10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (0.5 P2/P1) = 10 log10 (0.5) = 10 (-0.3) = -3 dB

Se puede observar que -3dB, o una pérdida de 3 dB, es equivalente a perder la mitad de potencia. Imaginemos ahora una señal que pasa a través de un amplificador y cuya potencia se incrementa 10 veces. Esto significa que P2 = 10 x P1 En este caso la amplificación (ganancia) se puede calcular como:

10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (10 P2/P1) = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB

Una de las razones por la que se usan los decibeles para medir los cambios de potencia de una señal es que los números decibeles se pueden sumar (o restar) cuando se miden varios puntos en lugar de en dos (cascada). La figura muestra una señal que viaja una larga distancia desde el punto 1 al punto 4. La señal está atenuada para cuando alcanza el punto 2. Entre los puntos 2 y 3, se amplifica la señal. De nuevo, entre los puntos 3 y 4, la señal se atenúa. Se pueden obtener los dB resultantes para la señal sin más que sumar los dB medidos entre cada par de puntos. En este caso, los decibeles se pueden calcular como dB = -3 + 7 – 3 = + l

En este caso, los decibeles se pueden calcular como: dB = -3 + 7 – 3 = + l Lo que significa que la señal ha ganado potencia.

Existen aparte del dB otros tipos comúnmente utilizados en telecomunicaciones: dBW: La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1 W (vatio). Así, a un vatio le corresponden 0 dBW. dBm: Cuando el valor expresado en vatios es muy pequeño, se usa el milivatio (mW). Así, a un mW le corresponden 0 dBm. dBu: El dBu expresa el nivel de señal en decibelios y referido a 0,7746 voltios.

0,7746 V es la tensión que aplicada a una Impedancia de 600 O desarrolla una potencia de 1 mW. Se emplea la referencia de una impedancia de 600 O por razones históricas. dBc: Nivel relativo entre una señal portadora (carrier) y alguno de sus armónicos.

Ruidos Para cualquier dato transmitido, la señal recibida consistirá en la señal transmitida modificada por las distorsiones introducidas en la transmisión, además de señales no deseadas que se insertarán en algún punto entre el emisor y el receptor. A estas últimas señales no deseadas se les denomina ruido. El ruido es el factor de mayor importancia de entre los que limitan las prestaciones de un sistema de comunicación. La señal de ruido se puede clasificar en cuatro categorías: · Ruido térmico. · Ruido de intermodulación. · Diafonía. · Ruido impulsivo.

El ruido térmico se debe a la agitación térmica de los electrones. Está presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión. Como su nombre indica, es función de la temperatura. El ruido térmico está uniformemente distribuido en el espectro de frecuencias usado en los sistemas de comunicación y es por esto por lo que a veces se denomina ruido blanco. El ruido térmico no se puede eliminar y, por tanto, impone un límite superior en las prestaciones de los sistemas de comunicación. Es especialmente dañino en las comunicaciones satelitales ya que, en estos sistemas, la señal recibida por las estaciones terrestres es muy débil. En cualquier dispositivo o conductor, la cantidad de ruido térmico presente en un ancho de banda de 1 Hz es

N0 = kT (W/Hz)

Donde: N0= densidad de potencia del ruido, en vatios por 1 Hz de ancho de banda. K = constante de Boltzmann = 1,38 x 10-23 (J/K) T = temperatura absoluta, en grados Kelvin.

Ejemplo: A temperatura ambiente, es decir a T = 17 °C (290 K), la densidad de potencia de ruido térmico será entonces:

N0= (1.38 x 10-23) x 290 = 4 x 10-21 W/Hz = -204 dBW/Hz

Donde dBW corresponde a decibeles-watts.