RUIDO CORRELACIONADO, MEZCLADO LINEAL Y NO LINEAL, FRECUENCIA ÚNICA Y MÚLTIPLE

RUIDO CORRELACIONADO, MEZCLADO LINEAL Y NO LINEAL, FRECUENCIA ÚNICA Y MÚLTIPLE

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Ingeniería de Telecomunicaciones

Resumen – El ruido es un fenómeno universal que tiene una multiplicidad de orígenes desde fuentes acústicas (maquinas, parlantes) hasta fuentes eléctricas (líneas de potencia, motores). También puede ser un origen óptico, térmico, magnético, etc. Sea cual sea este último, el término ruido se aplica, en general, para referirse a cualquier cosa indeseable que opaca una señal legitima y que no está directamente relacionada con ella (en cuyo caso se trataría de una distorsión). De hecho, el ruido puede ser, por sí mismo, otra señal, como las distintas formas de interferencia que se producen en los circuitos electrónicos.

INTRODUCCIÓN

El principal objetivo en las telecomunicaciones es la trasmisión de señales portadoras de información, pero generalmente estas últimas se ven afectadas por distintos fenómenos que distorsionan la información. Uno de estos problemas es el ruido, que es una señal no aceptada que cae en el ancho de banda de la información de trabajo, alterándola y dañando el mensaje transmitido.

El ruido se origina predominantemente en el interior del propio enlace de comunicaciones y usualmente es de naturaleza totalmente aleatoria, lo que hace que sea muy difícil de tratar.

Existe una diversidad de mecanismos por los que se genera el ruido, siendo las formas más comunes: El ruido térmico, el ruido de granalla, el ruido de paralelo y el ruido atmosférico.

Idealmente, un elemento debe recibir la energía eléctrica de una fuente de CA que entrega un voltaje de salida senoidal de

frecuencia apropiada y a su valor nominal sin alteraciones o deformación. Prácticamente, la energía eléctrica típicamente encontrada en los sistemas de distribución de potencia de bajo voltaje (abajo de 600 V) de edificios industriales y comerciales tiene probabilidades amplias de contener algunas de las siguientes características:

Variaciones suaves de Voltaje

Fluctuaciones repentinas de Voltaje

Interrupciones Momentáneas

• Interrupciones Sostenidas

• Desviaciones de Frecuencia

• Desbalanceo de Fases

• Distorsión Armónica

• Señales de alta o baja Frecuencia inyectadas

• Ruido Eléctrico.

De lo mencionado anteriormente, el ruido eléctrico es el problema extendido de manera amplia y se divide principalmente en dos categorías, Correlacionado y No Correlacionado, en este trabajo estudiaremos el ruido Correlacionado, Mezclado lineal y no lineal, y la frecuencia única y múltiple.

I. DESARROLLO

El ruido correlacionado es aquel que se relaciona mutuamente (se correlaciona) con la señal, y no puede estar en un circuito a menos que haya una señal de entrada. Dicho en términos sencillos: ¡No hay señal, no hay ruido!. El ruido correlacionado se produce por amplificación no lineal e incluye la distorsión armónica y de intermodulación, ya que las dos son forma de distorsión no lineal. Todos los amplificadores son no lineales por consiguiente, toda amplificación de señal produce distorsión no lineal. Esta distorsión también se produce cuando pasan las señales a través de dispositivos no lineales, como son los diodos. El ruido correlacionado es una forma de ruido interno.

Distorsión armónica

Es definida como la generación de armónicos de una señal que son producidos por una mezcla no lineal. Estos armónicos son sobre tonos u otras señales no deseadas que se suman a la señal de entrada, estos son múltiplos enteros de la señal original, la cual es conocida como primer armónico y se conoce como frecuencia original.

Existen varios grados de distorsión armónica, (de segundo orden, tercer orden, cuarto orden, etc.) los cuales están definidos como la relación de la amplitud en voltaje rms del respectivo armónico entre la frecuencia fundamental. La distorsión armónica total es la combinación de los armónicos superiores dividida entre la amplitud rms de la frecuencia fundamental.

Este tipo de distorsión trae como consecuencia la alteración de la señal, en algunos casos puede afectar considerablemente la información. Una de las soluciones más comunes para corregir este tipo de problemas es la implementación de filtros que permitan seleccionar la señal original y atenúa las señales no deseadas.

La fórmula matemática de la distorsión armónica conocida como distorsión armónica total (THD, de total harmonic distortion) es:

%THD= V superior

________________ x 100

V fundamental

Donde:

THD= distorsión armónica porcentual total

V superior= suma cuadrática de los voltajes más d las armónicas superiores de la frecuencia fundamental √2/2+v2/3+v2/n

V fundamental= voltaje rms de la frecuencia fundamental

Distorsión por intermodulación

Esta distorsión se produce en los elementos a lineales cuando en él se encuentra señales de distinta frecuencia. Recordemos, por ejemplo, lo que ocurre con la información de sonido en el diodo detector de video de un receptor de televisión. La información de video y sonido se baten a causa de la alinealidad del diodo y, como resultado, la in terportadora de sonido queda en 4,5MHz.Este mismo concepto puede aplicarse en amplificadores de audio, debido a la alinealidad de los transistores. Cuando se hallan presentes simultáneamente señales de distinta frecuencia se escuchan interferencias como si se modularan entre sí sonidos de distinta altura(figura 24).Como la alinealidad de los circuitos es más notable para grandes elongaciones de amplitud, la distorsión por intermodulación crece con la potencia (figura25). Para evitar la distorsión por intermodulación, los circuitos que componen un sistema de audio deben ser lineales; además, la fuente de alimentación debe estar bien regulada, ya que cuanto más pobre sea la regulación, mayor será el índice de distorsión

La definición matemática es:

Productos cruzados = mf1 + o – nf2

Mezclado lineal y no lineal

Mezclado

El mesclado es el proceso de combinar dos o más señales, y es un proceso esencial en comunicaciones. En esencia hay dos formas en las que se puede combinar o mezclar señales, lineal y no lineal.

Mezclado lineal

Las sumas lineales ocurren cuando dos o más señales se combinan en un dispositivo lineal, tal como una red pasiva o un amplificador de señal

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