Unidades de Medición en Telecomunicaciones

Temario

• Introducción

• Medida de Amplitud

• Medida de Frecuencia

• Medida de período

• Medida de Angulo

• Otras mediciones

Introducción

• En telecomunicaciones se trabaja fundamentalmente con señales

• Se trata es establecer la medida de sus características fundamentales

• Se mide:– amplitud, – frecuencia – fase

Medida de Amplitud

• El deciBell: El decibel es una relación matemática del tipo logarítmica empleada para expresar la razón o valor relativo de dos magnitudes de igual naturaleza, dos voltajes, corrientes o niveles de potencia; utilizada en telecomunicaciones para expresar la ganancia o pérdida de una transmisión

El belio

• de símbolo B, sirve para expresar la relación de dos potencias mediante el logaritmo decimal de esta relación. Tal unidad, caída en desuso, apenas se utiliza. En la práctica, se emplea el decibelio, de símbolo dB, que es la décima parte del belio

El dB

• El decibelio permite expresar la relación entre dos magnitudes de campo, como una tensión, una corriente, una presión acústica, un campo eléctrico, una velocidad o una densidad de carga, cuyo cuadrado es proporcional a una potencia en los sistemas lineales.

• Para obtener el mismo valor numérico que con una relación de potencia, el logaritmo de la relación de las magnitudes de campo se multiplica por el factor 20, suponiendo que las impedancias sean iguales

Relación entrada salida de una señal

• Un decibel es una forma conveniente usada por la norma B12 de la UIT para describir la relación de entrada y salida ya sea de potencia(potencia de entrada contra potencia de salida) o voltaje(voltaje de entrada contra voltaje de salida). Es decir es una medida de rendimiento

Relación entrada salida de una señal

Beneficios de especificar rendimiento en decibeles:

• Los decibeles se pueden usar para describir rendimiento independientemente del voltaje o potencia de operación de una aplicación. Por lo tanto, es una especificación "genérica" de rendimiento.

• El decibel se calcula en una escala logarítmica que permite especificación de rendimiento en una amplia gama de voltaje, Potencia, espectros de potencia, etc.

Beneficios de especificar rendimiento en decibeles:

• Los decibeles se pueden sumar y restar (versus multiplicar y dividir sus relaciones correspondientes), por lo tanto facilita los cálculos y soluciones gráficas.

• El rendimiento de transmisión se especifica más comúnmente en unidades de dB.

Comparación de voltajes

1. Con 220 V de entrada y 200 V de salida cual es el rendimiento y la pérdida en dB?

• Solución– Ventrada(1)=220V– Vsalida(2)=200V– Rendimiento=?– Perdida(dB) =?

Solución

• Las pérdidas serán de 0,82785 dB

Problema 2.

• Si una señal se duplica(en voltaje) al cruzar por una línea de transmisión cuál es su ganancia en decibeles

G(dB)=

Significado

• Un requerimiento de interferencia de 6 dB se traduciría en que 50% del voltaje de la señal se permite acoplar a pares adyacentes

• Un requerimiento de reflexión de señal de 6 dB se traduciría en que 50% del voltaje de señal es reflejado a una línea de transmisión

• Un requerimiento de atenuación de 6 dB se traduciría en 50% del voltaje de señal perdido a lo largo de la línea de transmisión.

Comparación de potencias

1. Si la potencia de entrada es de 220 W y la de salida de 200 W cual es el valor de la pérdida de potencia Solución

• Pentra(1) = 220 W – Psalid(2) = 200 W • Pérdida P(dB)?

Solución

• La pérdida es de 0,41393 dB

Problema 2.

• Si una señal se duplica(en potencia) al cruzar por una línea de transmisión cuál es su rendimiento en decibeles

G(dB)=

Esto quiere decir que:

• Un requerimiento de interferencia de 3 dB se traduciría en que 50% de la potencia de la señal se le permite acoplar en pares adyacentes

• Un requerimiento de reflexión de señal de 3 dB se traduciría en que 50% de la potencia de la señal se refleja a una línea de transmisión

• Un requerimiento de atenuación de 3 dB se traduciría en que 50% de la potencia de la señal se pierde a lo largo de la línea de transmisión

Medida de voltaje

• Dado un voltaje enV(voltios), basta con elevar al cuadrado tal cantidad(quedando expresada en potencia) obtener su logaritmo en base diez. Así la potencia queda expresada en Belles, para convertir a dB, se multiplica por diez, pues un Bell contiene 10 deciBeles.

• Aprovechando la propiedad de logaritmación en la cual el exponente de una cantidad dentro de un logaritmo puede pasar a multiplicar el mismo, la expresión queda

Medida de voltaje

V V

Problema

1. Expresar en dB referido a 1 voltio los 200 V de la salida a una antena

• Solución• V=200 V

Problema 2

1. Expresar en dB referido a 1 voltio los 200 V de la entrada de una linea de Transmisiòn

• Solución1. V=220 V2.

3. 220 V = 46,8484 dB-V

Medida de Potencia

• Dada una potencia en W, basta con obtener su logaritmo en base diez y la potencia queda expresada en Bells, para convertir a dB, se multiplica por diez, pues un Bell contiene 10 deciBeles. Quedando la formula:

Ejemplos

1. Expresar en dB 1000 W referidos a 1W • Solución

• P= 1000 W

Ejemplos

1. Expresar 130 W en dB referidos a 1 W 1. Solución

1. P= 130 W

problema

1. El valor en wattios de 18 dB-W dB(W) es?

Solución– P(dB-W) = 18 dB-W• Se debe aplicar la operación contraria al

logaritmo, es decir, el antilogaritmo

solución

Conclusiones de amplitud

• El dB es ganancia o pérdida . • El dB-W es la representación en dB de una

potencia • El dBV es la representación en dB de un voltaje • El Neper tiene exactamente la misma acepción del

dB tan solo que en vez de trabajar con base 10 se trabaja con la base 2,718281828. 1 Np = 8.686 dB

Otras Mediciones en dB

• La potencia en telecomunicaciones puede ser exageradamente baja para ciertos instrumentos de medición, para tales casos se usa:– dBm– dBm0– dBm0p

El dBm • El dBm es la representación en dB de una

potencia muy pequeña mW, es decir a potencias entre 0 y 1.

• nivel absoluto de potencia con relación a 1 milivatio, expresado en decibelios

Por ejemplo

3 mW en decibeles referidos a 1mW será:

Potencias referidas al miliWatio con relaciòn a un punto de nivel 0

• En el antiguo plan de transmisión, el CCITT había definido “el punto de nivel relativo cero” como el punto de origen a dos hilos de un circuito de gran distancia (punto 0 de la figura I-1/B.12).

Potencias referidas al miliWatio con relación a un punto de nivel 0

• Con arreglo al plan de transmisión recomendado actualmente, el nivel relativo debe ser –3,5 dBr en el extremo virtual del lado de transmisión de un circuito internacional a cuatro hilos (punto V de la figura I-2/B.12).

• El “punto de referencia elegido para la transmisión” o “punto de nivel relativo cero” (punto T de la figura I-2/B.12) es un punto virtual a dos hilos que estaría conectado a V por un transformador diferencial dotado de una atenuación de 3,5 dB.

Potencias referidas al miliWatio con relación a un punto de nivel 0

• La carga convencional utilizada para el cálculo del ruido en los sistemas de corrientes portadoras multicanales corresponde a un nivel absoluto de potencia media de –15 dBm en el punto T.

Potencias referidas al miliWatio con relaciòn a un punto de nivel 0

El dBm0

• El dBm0 es la representación en decibeles de una potencia muy pequeña referida a una potencia de nivel cero. El ruido es muy bajo en tales casos.

• Se trata de comparar dos señales una que entra, frente a otra que está en el medio y que es tan baja que no la afecta

• nivel absoluto de potencia con relación a 1 milivatio, expresado en decibelios, referido a un punto de nivel relativo cero

El dBm0p

• El dBm0p es el nivel absoluto de potencia sofométrica (ponderado para telefonía) con relación a 1 milivatio, expresado en decibelios y referido a un punto de nivel relativo cero.

• potencia sofométrica – Potencia disipada en una resistencia de 600 ohms por una fuente de fuerza.

dBm0s

• nivel absoluto de potencia con relación a 1 milivatio, expresado en decibelios y referido a un punto de nivel relativo cero, para una transmisión radiofónica

dBm0ps

• Nivel absoluto de potencia sofométrica (ponderado para una transmisión radiofónica) con relación a 1 milivatio, expresado en decibelios y referido a un punto de nivel relativo cero, para una transmisión radiofónica

El dBr

• El dBr es el llamado dB relativo que se usa para comparar un patron de una señal en transmisión con las que se van a transmitir.

• decibelios (relativos).

dBrs:

• dBrs:nivel relativo de potencia expresado en decibelios y referido a otro punto para una transmisión radiofónica

Para el nivel absoluto de tensión,

• dBu: nivel absoluto de tensión con relación a 0,775 V, expresado en decibelios.

• dBu0: nivel absoluto de tensión con relación a 0,775 V, referido a un punto de nivel relativo cero;

• dBu0s: nivel absoluto de tensión con relación a 0,775 V referido a un punto de nivel relativo cero, para una transmisión radiofónica;

• dBqps: nivel absoluto de tensión ponderada, medido según la

Para el nivel absoluto de tensión,

• Recomendación 468, volumen X-1 del CCIR, para una transmisión radiofónica;

• dBq0ps: nivel absoluto de tensión ponderada, medido según la Recomendación 468, volumen X-1 del CCIR, referido a un punto de nivel relativo cero, para una transmisión radiofónica;

• dBq0s: nivel absoluto de tensión no ponderada medido según la Recomendación 468, volumen X-1 del CCIR, para una transmisión radiofónica, con relación a 0,775 V y referido a un punto de nivel relativo cero.

Medida de frecuencia

• La frecuencia de una onda se define como el numero de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo (segundo).La unidad correspondiente a un ciclo por segundo es el Hertzio (Hz). (5)

• Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que habitualmente llamamos sonidos "graves" , son sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas se corresponden con lo que llamamos "agudos" y son vibraciones muy rápidas.

Medida de frecuencia

• La frecuencia es un aspecto que se relaciona con el concepto de ancho de banda de la señal y, por ende, de alguna forma con la denominada velocidad del canal.

• La primera se da en Hertz (Hz), en el segundo caso se hace mención a muchas clases, para efectos de las unidades basta con afirmar que puede ser bit por segundo(bps), Baudio, etc. En el modulo de análisis de señales se hará una mejor presentación al respecto

Medida de Período

• Se representa con la letra T y es la duración en segundos para que se de una oscilación de la señal.

• Se identifica como el inverso de la frecuencia. • Son análogos con el tiempo de envió de un

símbolo o una secuencia de símbolos, el tiempo de pulso, etc.

 

Medida de fase

• La Fase Tiene que ver con el atraso o adelanto de una señal, por ende se da en grados o en radianes