Exposición-Grupo 6

RUIDO

Ruido es el sonido no deseado por el receptor y que le molesta para la recepción del sonido en el que está interesado.

—En el ámbito de la comunicación sonora o de cualquier otro vehículo de información, ruido es el sonido o cualquier otro vehículo de información que no contiene información clara que el receptor sea capaz de identificar, individualizar o comprender, aunque sí sea deseado.
—En teoría de la información se considera al ruido como una clase de información.
—En informática, ruido son los datos sin significado, que se producen simplemente como un subproducto no deseado de otras actividades.

El ruido constituye un problema grave en todos los receptores de radio. Hay diferentes tipos de ruido, como el zumbido, un tono constante de baja frecuencia, producido generalmente por la frecuencia de la fuente de alimentación de corriente alterna que se superpone a la señal debido a un filtrado o un apantallamiento defectuoso; el siseo, un tono constante de alta frecuencia, y el silbido, un tono limpio de alta frecuencia producido por una oscilación involuntaria de frecuencia audio, o por un golpeteo.

Sin embargo, ciertos tipos de ruidos no se pueden eliminar. El más importante en los equipos normales de AM de baja y media frecuencias es el ruido parásito, originado por perturbaciones eléctricas en la atmósfera. El ruido parásito puede proceder del funcionamiento de un equipo eléctrico cercano (como los motores de automóviles o aviones), pero en la mayoría de los casos proviene de los rayos y relámpagos de las tormentas. Las ondas de radio producidas por estas perturbaciones atmosféricas pueden viajar miles de kilómetros sin sufrir apenas atenuación, y, dado que en un radio de algunos miles de kilómetros respecto del receptor de radio siempre hay alguna tormenta.

—TRANSMISIÓN DE FM, AM, interferencia y ruido

—Como se ha visto anteriormente el término relación señal a ruido. La señal viene siendo la información deseada en una transmisión, y el ruido viene siendo como la información no-deseada. Generalmente las señales no deseadas son clasificadas como ruido. De aquí en adelante vamos a emplear el termino ruido para señales no deseadas de fuentes naturales, y el termino interferencia para señales no deseadas de fuentes hechas por el hombre. (aunque existe interferencia también por fuentes naturales).
—FM CONTRA AM
Los receptores de FM tienen menor ruido que los receptores de AM. La razón es que existe mayor ruido e interferencia en la señal portadora modulada en amplitud, y los sistemas FM están diseñados para eliminar las señales no deseadas de la portadora en amplitud modulada.
—FUENTES DE RUIDO
—Ruido térmico (Thermal Noise)
—Todos los objetos cuya temperatura esta por encima del cero absoluto (0 grados Kelvin) generan ruido eléctrico en forma aleatoria debido a la vibración de las moléculas dentro del objeto. Este ruido es llamado ruido térmico. La potencia de ruido generada depende solo de la temperatura del objeto, y no de su composición. Ya que esta es una propiedad fundamental, el ruido frecuentemente definido por su temperatura equivalente de ruido. La temperatura de ruido puede darse tanto en grados Kelvin como en decibeles. A continuación se presenta una formula para convertir grados Kelvin a dB.
—T (dB)= 10*log10(1+K/120)
—donde
T es la temperatura equivalente de ruido en dB
K es la temperatura en grados Kelvin
—La temperatura de el aire alrededor de nosotros es aproximadamente 300 K (27C ), y la temperatura del sol es muy alta (alrededor de 5,700 K). Es posible construir un amplificador cuya temperatura equivalente de ruido este por debajo de su actual temperatura, y para así agregar el menor ruido posible al receptor.
—Ruido Atmosférico (Atmospheric Noise)
—Existe un ruido que es interceptado por la antena llamado ruido atmosférico. El ruido atmosférico es muy alto para bajas frecuencias, y decrece cuando se incrementa la frecuencia. Esta presente en toda la banda de radiodifusión AM y este no puede ser eliminado con el amplificador y el diseño de la antena. El ruido atmosférico decrece bastante en frecuencias de TV y FM.
—FUENTES DE INTEFERENCIA
—La interferencia básicamente es hecha por el hombre excepto por condiciones atmosféricas y del clima. La mas notable son las descargas eléctricas (rayos). A continuación se mencionan algunos ejemplos de fuentes de interferencia:
—Sistema de encendido de vehículos, —Motores eléctricos, líneas de alta tensión, —luces de neón y fluorescentes, —Computadoras, —Otros tipos de transmisión, tales como la radio amateur, CB (Banda Civil), radio de la policía y otros servicios públicos, inclusive otras estaciones de FM o TV.
—Generalmente las fuentes que radian señales periódicas e intermitentes son llamadas fuentes de impulso. Algunos ejemplos son: interruptores eléctricos, luces de neón destellando, encendido de automóvil, rayos, etc. Los impulsos son de corta duración (microsegundos) y frecuentemente tienen amplitudes mas grandes que la señal que esta siendo recibida. La interferencia puede ser radiada como interferencia electromagnética (EMI), o conducida sobre las líneas eléctricas, en el caso del equipo con alimentación de Corriente alterna (AC).
—Interferencia de canales adyacentes
—La interferencia de canales adyacentes es muy común en arreas metropolitanas donde las estaciones (de AM o FM por ejemplo) son asignadas en frecuencias muy cercanas. En esas áreas donde la congestión de canales existe, los efectos pueden ser minimizados(si las estaciones están en diferentes direcciones) usando un rotor para orientar la antena para la mínima interferencia.
—
—Efecto de captura
—Los sistemas FM exhiben un fenómeno llamado “efecto de captura”, por lo cual la señal mas fuerte de dos adyacentes elimina a la más débil. Cuando se trata de sintonizar una señal débil, inmediatamente aparece la señal mas fuerte. Reduciendo la amplitud (potencia) de la señal mas fuerte afectara menos a la señal débil. Existe una sola forma de cambiar el efecto de captura es moviendo o rotando la antena, o obtener una antena mas direccional y apuntarla hacia la estación más débil.
En este articulo hemos hablado sobre la eliminación de señales no deseadas, y encontramos que estas pueden entrar al receptor y por la antena misma. La mejor manera para eliminar estas señales es remover la fuente. Si esto no es posible es recomendable proteger(blindar) o hacer uso de filtros.
Efectos del ruido en receptores AM y Efectos del ruido en receptores FM

El ruido en el canal de comunicación, se suma a la señal modulada. Debido al comportamiento aleatorio del ruido el resultado es que cambia la amplitud y la fase de las señales en el canal. Dicho de otra forma modula en amplitud y en frecuencia a lo que está en el canal.

El efecto de variar su fase en las señales de AM, es poco significativo, pero las variaciones de amplitud generan una considerable distorsión en los procesos de demodulación. Esto tiene como solución aumentar la potencia de transmisión, para mejorar la relación señal ruido en el canal.

Para las de FM, el efecto del ruido se lo trata de minimizar, limitando en amplitud la señal modulada en el receptor y de esa manera se elimina de manera significativa la parte del ruido que afecta la amplitud de la señal modulada.

Sin embargo, la señal modulada en FM, tienen una naturaleza espectral de portadora y bandas laterales armónicas a la señal modulante. La potencia total que transmite es siempre la misma y se distribuye en la portadora y las bandas laterales. Teniendo en cuenta que la amplitud y cantidad de banda laterales depende del índice de modulación. Ocurre que cuando se modula con frecuencias bajas (índices altos) entran muchas bandas laterales y la potencia total se concentra en ellas, pero cuando se modula con altas frecuencias (índices bajos), son pocas las bandas y de hecho la potencia total se distribuye más en la portadora que en las bandas laterales.

Al ingresar en el canal una señal modulada con estas características, si suponemos una misma energía de ruido sumada a la señal, genera que las de bajas frecuencias tienen mejor relación señal ruido las señales de alto índice al demodularlas que las de bajo índice. Esto es lógico porque al demodular se aprovecha la energía de las bandas y no la de portadora.

En por ello que cuando el ruido térmico con una densidad espectral constante se agrega a una señal FM, se produce una desviación de la frecuencia nodeseada de la portadora. La magnitud de esta desviación de frecuencia no deseada depende de la amplitud relativa del ruido con respecto a la portadora. Cuando esta desviación de la portadora no es desmodulada, se convierte en ruido si tiene los componentes de frecuencia que caen dentro del espectro de información frecuencia. La forma espectral del ruido desmodulado depende si se uso un demodulador FM o PM. El voltaje en salida de un demodulador Fm se incrementa en forma lineal con la frecuencia. Esto es comúnmente llamado el triangulo de ruido de Fm y se ilustra en la siguiente figura.

Pre-énfasis de enfasis en FM

El pre énfasis es el incremento del nivel de altas frecuencias de audio en proporción directa al aumento de amplitud del ruido en dichas frecuencias, antes de la modulación, con el fin de mantener una relación constante a través de toda la banda de transmisión. Lo contrario a esta acentuación sería la atenuación o deénfasis.La acentuación que permite el preénfasis supone más desviación de frecuencia de la que producirían las frecuencias originales.El triangulo de ruido explicado anteriormente muestra que con Fm, se exige una distribución uniforme del ruido. El mismo en las frecuencias de las señal modulante superiores, es inherente mayor en amplitud que el ruido en las frecuencias inferiores. Esto incluye la interferencia de frecuencia única y ruido térmico. Por lo tanto para las señales de información con un nivel de señal uniforme, se produce una relación señal ruido no uniforme y las frecuencias de la señal modulante mayores tienen una relación señal a ruido más bajo que las frecuencias inferiores. Esto se muestra en la figura a continuación. En donde puede observarse que la relación S/N es más baja en las orillas de la alta frecuencia del triangulo. Para compensar todo esto, las señales modulantes de alta frecuencia son enfatizadas o aumentadas en amplitud, en el transmisor antes de realizar la modulación.Para compensar este aumento, las señales de alta frecuencia son atenuadas o des enfatizadas en el receptor después de que se ha realizado la demodulación. De énfasis es el reciproco de preénfasis, y por lo tanto una red de de énfasis restaura las características originales de amplitud vs frecuencia a las señales
de información.
Especialmente la red de preénfasis permite que las señales modulantes de alta frecuencia modulen la portadora a un nivel más alto y, por lo tanto, causen más desviación de frecuencia que la que sus amplitudes originales hubiesen producido. Las señales de alta frecuencia se propagan por el sistema a un nivel elevado (desviación de frecuencia incrementada), de moduladas y, después, restauradas a sus proporciones de amplitud originales. La figura anterior (b) muestra los efectos de preénfasis y deénfasis sobre la relación señal-a-ruido. Ambas producen una relación señal ruido más uniforme en el espectro de frecuencia de la señal modulante.

Una red de preénfasis es un filtro de pasa altos ( es decir un diferenciador ) y una red de deénfasis es un filtro de pasa bajos (un integrador) en la parte (a) de la figura muestra los diagramas esquemáticos para una red de preénfasis activa y una red de deénfasis pasiva. Las curvas de respuesta de frecuencia correspondientes se muestran en la parte (b). Una red de preénfasis le proporciona un incremento constante en la amplitud de la señal modulante con un incremento en la frecuencia con FM, se logran aproximadamente 12dB de mejoría en el rendimiento del ruido utilizando preénfasis y deénfasis.

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