Fundamentos de Instrumentacin Biomdica Caractersticas de los sensores

Comunicaciones I (BI0050)

Limitaciones y Deterioro de la Transmisin

2013Ing. Meglys Prez BernalPrograma de Ingeniera Electrnica y TelecomunicacionesUniversidad Autnoma del Caribe Tomado de: www.coimbraweb.com y Tomasi Wayne Sistemas de comunicaciones electrnicas

Ancho de BandaAtenuacinDistorsinRuidoDiafona o crosstalkRelacin seal a ruido (S/N)

2ContenidoUniversidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Una de las 2 limitaciones ms importantes en la transmisin junto con el ruido.

Diferencia entre las frecuencias mxima y mnima que puede pasar por el canal.

Banda de paso mnima requerida para propagar la informacin a travs de un canal.

El ancho de banda de un canal debe ser lo suficientemente grande para dejar pasar todas las frecuencias importantes de la seal de informacin. Bwcanal >= Bw seal de informacin

Ejemplo:Las seales de voz contienen frecuencias de 300 a 3000Hz. Por lo tanto, un canal para frecuencias de voz debe tener un ancho de banda igual o mayor que 2700Hz (3000 Hz - 300Hz).Si un sistema de transmisin de televisin por cable tiene una banda de paso de 500 a 5000kHz, su ancho de banda es 4500 kHz.

31. Ancho de Banda (BW)

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Las seales viajan a travs de medios de transmisin, que no son perfectos.

Las imperfecciones pueden causar deterioros en las seales.

Esto significa que la seal al principio y al final del medio es distinta. Lo que se ha enviado no es lo recibido.4Deterioro de la Transmisin

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La atenuacin significa prdida de energa.

Cuando una seal viaja a travs de un medio, pierde algo de su energa para vencer la resistencia del medio.

Esta es la razn por la cual los cables que llevan seales elctricas se calientan despus de un cierto tiempo. Parte de la energa elctrica de la seal se convierte en calor.

52. Atenuacin

Mecanismos de prdidas

Prdida hmica: Principalmente cuando aumenta la frecuencia por el efecto Skin.

Prdida por radiacin. Las lneas metlicas radian energa cuando aumenta la frecuencia.

Prdida por fuga. El dielctrico produce fugas de corriente, principalmente cuando aumenta la frecuencia.Para compensar la prdida de energa, se usan amplificadores para aumentar la potencia de la seal.Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 6El Decibel (dB)

Expresa ganancia o perdida de un sistema de comunicaciones. Es una medida adimensional. Es una unidad relativa que permite establecer la relacin entre potencia, voltaje, corriente entre dos puntos, considerada en forma logartmica. Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Una razn por la que los ingenieros usan los dB para medir cambios de potencia de una seal es que los dB se pueden sumar o restar cuando se miden varios puntos.

7Operaciones con dB

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez La Figura muestra una seal que viaja una larga distancia desde el punto 1 al punto 4. Est atenuada al llegar al punto 2. Entre los puntos 2 y 3, se amplifica. De nuevo, entre los puntos 3 y 4, se atena. Se pueden obtener los dB resultantes para la seal sin ms que sumar los dB medidos entre cada par de puntos.

78Propiedades de los Logaritmos

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 9Propiedades de los Logaritmos

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 10El DecibelEl dBm es una medida exclusiva de potencia, as como lo es el dBw, pero se utiliza para potencias demasiado pequeas. Se define como la relacin de decibeles a 1 mW.El dB es una medida relativa, pero cuando es necesaria una medicin absoluta de potencia, por ejemplo en un punto de un circuito electrnico, se utiliza el dBm, es decir se toma como referencia 1 mW.

+ 30- 30Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 11El DecibelUniversidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 12Operaciones con dBG = P2 P1dB = dBW dBWdB = dBm dBmdB = dB dB

P1 = P2 G dBW = dBW dBdBm = dBm dBdB = dB dB

GP1P2Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Un amplificador de 20 dB se conecta a otro de 10 dB por medio de una lnea de transmisin con una prdida de 4 dB. Si al sistema se le aplica una seal con un nivel de potencia de -12dBm, calcule el nivel de la potencia de salida

13Ejemplo

Respuesta: -12 dBm + 26 dB = 14dBm.

Parecera que se estn sumando cantidades diferentes, pero no es as.

Ambas cantidades son logaritmos de relaciones de potencia y, por tanto, son adimensionales.

Los dB y dBm no son unidades como A o V: "dB" indica la operacin de que realiz un cociente, y la "m" sigue la pista de un nivel de referencia.

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 14Ejemplos

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 15Atenuacin en lneas de transmisin

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La distorsin significa que la seal cambia su forma de onda. La distorsin ocurre en una seal compuesta, formada por distintas frecuencias.

Cada seal componente tiene su propia velocidad de propagacin a travs del medio y, por tanto, su propio retraso en la llegada al destino final.

Las diferencias en los retrasos pueden crear un desfase si el retraso no es exactamente el mismo que la duracin del periodo.163. Distorsin

En otras palabras, los componentes de la seal en el receptor tienen fases distintas de las que tenan en el emisor. La forma de la seal compuesta es por tanto distinta.Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez El ruido se define como cualquier energa elctrica no deseada que aparece en la frecuencia de la seal deseada e interfiere con ella perturbando la comunicacin.174. Ruido

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 18Tipos de Ruido

El correlacionado seal por tiene relacin directa con la seal, es producido amplificaciones no lineales de la seal.

El no correlacionado est presente sin importar si hay una seal presente o no. Se produce en los medios de transmisin, circuitos, amplificadores, etc.Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Se produce por el movimiento aleatorio de los electrones en un conductor debido al calor Agitacin trmica

Al aumentar la T se incrementa el movimiento de los electrones y produce un flujo de corriente.

El flujo de corriente es resistido: los tomos estn agitados y los electrones chocan unos con otros.

Esta resistencia aparente del conductor produce un voltaje aleatorio que tcnicamente se llama ruido (voltaje de ruido).

El ruido trmico es aleatorio, conitnuo, se produce en todas las frecuencias (ruido blanco).

Otros nombres: movimiento browniano, ruido de Johnson, ruido blanco.19Ruido Trmico

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez La potencia del ruido producido por una fuente de ruido trmico se calcula en funcin de su T y del ancho de banda til, segn Johnson (1928).20Potencia de Ruido Trmico

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez 21Voltaje de Ruido Trmico

VN/2VN/2VNRRNFuente de ruidoCargaUniversidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Para un dispositivo electrnico que funciona a la temperatura de 17C, con ancho de banda de 10kHz, calcular:

La potencia de ruido tmico, en W y en dBm.El voltaje rms del ruido, para una resistencia interna de 100 y una resistencia de carga de 100.22Voltaje de Ruido Trmico: EjemploUniversidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez

Se debe al acoplamiento elctrico no deseado entre lneas adyacente o cuando antenas captan seales no deseadas.

Es del mismo orden que el ruido trmico.23Diafona o crosstalk

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Esta relacin es una de las especificaciones ms importantes de cualquier sistema de comunicaciones.24Relacin seal a ruido S/N

Universidad Autnoma del Caribe Comunicaciones I Jair Villanueva, Meglys Prez Todos los conductores producen ruido y los dispositivos activos tambin aaden su propio ruido, entonces, cualquier etapa en un sistema de comunicacin agrega ruido.

Por ejemplo, un amplificador amplificar por igual la seal y el ruido en su entrada, pero tambin aadir cierto ruido.

Por tanto, la S/N en la salida es ms baja que en la entrada.

En ocasiones, a la NF se le denomina cifra de ruido o factor de ruido.25Figura de ruido NF

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