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RELACIÓN SEÑAL A RUIDO S/N. RELACIÓN SEÑAL A RUIDO (S/N). La relación señal a ruido S/N es uno de los indicadores más utilizados para determinar la calidad del canal de comunicaciones. - PowerPoint PPT Presentation
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RELACIÓN SEÑAL A RUIDO RELACIÓN SEÑAL A RUIDO (S/N)(S/N)
La relación señal a ruido S/N es uno de los La relación señal a ruido S/N es uno de los indicadores más utilizados para determinar la indicadores más utilizados para determinar la
calidad del canal de comunicacionescalidad del canal de comunicaciones
En cualquier punto de un enlace de comunicaciones, más que el valor En cualquier punto de un enlace de comunicaciones, más que el valor de potencia de la señal en absoluto o el valor de potencia de ruido en de potencia de la señal en absoluto o el valor de potencia de ruido en absoluto, es importante determinar la relación entre ellas, puesto absoluto, es importante determinar la relación entre ellas, puesto que la calidad del enlace es mejor cuanto más grande es este que la calidad del enlace es mejor cuanto más grande es este cociente, es decir cuanto más la potencia de la señal es grande cociente, es decir cuanto más la potencia de la señal es grande comparada con la potencia del ruido. Una señal del mismo nivel de comparada con la potencia del ruido. Una señal del mismo nivel de potencia del ruido es prácticamente inutilizable.potencia del ruido es prácticamente inutilizable.
FUENTES DE FUENTES DE RUIDORUIDO
RSN=kTN=kTooB: Potencia B: Potencia de ruido de ruido disponible, donde disponible, donde la temperatura de la temperatura de la fuente Tla fuente Too es la es la temperatura del temperatura del resistor en grados resistor en grados kelvinkelvinN=kTN=kTskyskyB: Potencia de ruido B: Potencia de ruido
disponible, donde la disponible, donde la temperatura de la fuente Ttemperatura de la fuente Tskysky es es la temperatura equivalente del la temperatura equivalente del ruido cósmico recogido por la ruido cósmico recogido por la antenaantena
g (activo)
TNeq
Nv
NNvv=kT=kTNeqNeqB: Potencia de ruido virtual B: Potencia de ruido virtual disponible a la entrada del dispositivo disponible a la entrada del dispositivo activo, donde Tactivo, donde TNeqNeq es la temperatura es la temperatura equivalente del ruido introducido por el equivalente del ruido introducido por el dispositivo, la cual provoca una potencia dispositivo, la cual provoca una potencia de ruido a la salida Nde ruido a la salida Nss = kT = kTNeqNeqBg. Bg.
l (pasivo)
TNeq
Nv
NNvv=kT=kTNeqNeqB: Potencia de ruido virtual B: Potencia de ruido virtual disponible a la entrada del dispositivo disponible a la entrada del dispositivo pasivo,pasivo, donde Tdonde TNeqNeq es igual a es igual a: :
TT refref11
ll11
TEMPERATURA DE RUIDOTEMPERATURA DE RUIDO
Ns
g (l)
TNeq
NNee = = kTkTooBB
Nv
NNvv=kT=kTNeqNeqBB
kTkTooBB k (T0+TNeq) g B Nivel de ruido efectivo:Nivel de ruido efectivo:
k(Tk(Too+ T+ TNeqNeq)B)BNivel de ruido equivalente:Nivel de ruido equivalente:
ELEMENTOS EN ELEMENTOS EN CASCADACASCADA
g2
TN2
g1
TN1
l3
TN3
Ns
Ns = k TNeq g1g2l3 Bg1g2l3
TNeq
Nv = kTNeqB
Nuevamente es posible reducir los elementos en cascada a uno solo equivalente: Nuevamente es posible reducir los elementos en cascada a uno solo equivalente:
¿Cuál es el valor del T¿Cuál es el valor del TNeqNeq equivalente en funci equivalente en función de Tón de TN1N1, T, TN2N2 y T y TN3N3??
FÓRMULA DE FRIISFÓRMULA DE FRIIS
g2
TN2
g1
TN1
l3
TN3
TN1 TN1g1+TN2
TN1g1g2+TN2g2+TN3
Fórmula de Friis:
g1g2l3
TNeq
Nv=kTNeqB Ns= k TNeq g1g2l3 B
Ns = kg1g2l3TNeqB
TN1g1g2l3+TN2g2l3+TN3l3
Consideramos Consideramos solamentesolamente la temperatura de ruido de los elementos para determinar T la temperatura de ruido de los elementos para determinar TNeqNeq: :
TNeq TN1
TN2
g1
TN3
g1 g2
TN4
g1 g2 l 3 ........
FACTOR DE RUIDO (F)FACTOR DE RUIDO (F) Y Y
CIFRA DE RUIDO (NF)CIFRA DE RUIDO (NF)
Los equipos electrónicos, Los equipos electrónicos, especialmente los amplificadores, especialmente los amplificadores, originan ruido, por lo tanto originan ruido, por lo tanto incrementan el nivel de ruido. Si el incrementan el nivel de ruido. Si el nivel de la señal en un punto del nivel de la señal en un punto del sistema es comparable con el de sistema es comparable con el de ruido, entonces la calidad de la señal ruido, entonces la calidad de la señal se ha irremediablemente se ha irremediablemente comprometido.comprometido.
Ancho de banda = B
Ganancia de potencia = g (o Atenuación = l)
Factor de ruido = f
Se
Ne = k To B
Ss= g Se
Ns = k To B g f
ffNN ss
NN eegg
Se
Ne
Se
kTo B(S/N)e =
S s
N s
S e
N ef(S/N)s =
o también ff(S/N) (S/N)
(S/N)(S/N) ss
ee
CIFRA DE RUIDO: NFCIFRA DE RUIDO: NFdBdB = 10 log ( f ) = 10 log ( f )
RELACIÓN ENTRE TRELACIÓN ENTRE TNeqNeq y y ff
Fórmula de Friis en función de f:
ffeqeq ff11ff22 11
gg11
ff33 11
gg11 gg22 ........
Ns = kToBgf
g
TNeq
f
Ne = kToBNv
NNSS = = kTkTooBgfBgf = kT= kTooBg + NBg + Nvvg g
kTkTooBgfBgf = kT= kTooBg + kTBg + kTNeqNeqBgBg
f = 1 + Tf = 1 + TNeq Neq / T/ Too
TTNeq Neq = T= Too(f-1)(f-1)
Aplicación de la fórmula de FriisAplicación de la fórmula de FriisEJEMPLO 1EJEMPLO 1Dado el esquema de bloques de la figura, determine la relación señal a ruido a la salida de los amplificadores en dB, así como la potencia de la señal en mW.
Generador de Ruido Blanco
T = 320 KB = 2.264 MHz
Si= 0 dBm
NF1= 7 dBG1 = 20 dB
NF2= 3 dBG2 = 15 dB
oo
So 0dbBm 20dB 15dB So 35dBm
Ni 10 log 1.38031023 10log 320( ) 10 log 2.2610
6 10log 103 Ni 110.01 dBm
F1 5.01 F2 2 G1 100
Feq F1F2 1
G1 Feq 5.02 NFeq 10 log Feq NFeq 7.01
No Ni 20 15 NFeq No 68 dBm
S
N
OdB
So No S
N
OdB
103 dB
So 3160 mW
dB
Un receptor Rx, alimentado por un amplificador de bajo ruido ABR de ganancia 50 dB y temperatura de ruido 90 K, tiene una figura de ruido NFRX de 12 dB.
Calcule la temperatura de ruido equivalente de la cascada de los dos elementos.
RxRxGRx
TN2
ABRABRGABR
TN1
TN1 TN1GABR+TN2
SYSG
TNeq
TNeq=TN1+TN2/G
Solución
La temperatura de ruido equivalente del receptor, considerado a la temperatura De la fuente de 290 K, es igual a:
TN2 10
NFRx
101
T0 TN2 4.306 10
3 K
De acuerdo a la fórmula de Friis, la temperatura de ruido equivalente del sistema es igual a:
TNeq TN1TN2
10
GABR
10
TNeq 90.043 K
Observe como el amplificador de bajo ruido determina prácticamente, la temperatura de ruido del sistema, a pesar de la elevada temperatura del
receptor.
EJEMPLO 2EJEMPLO 2