Procesos de distorsión y ruido en RF
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Procesos de distorsión y ruido en RF
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 GR Capítulo 2 Procesos de distorsión y ruido en RF Temario Distorsión. Definición y medida de la distorsión. Distorsión lineal Distorsión no lineal Distorsión de amplitud y de fase Distorsión por ecos Saturación y armónicos Distorsión de tercer orden Distorsión de señales moduladas Conversión AM-PM Ruido 2 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 1 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Medida de la distorsión Dado un sistema cuya respuesta ideal es x(t) En realidad se obtiene una señal diferente y(t). Se define el error como e(t)=y(t)-x(t) Se define la distorsión como la relación de las potencias medias de error y de señal. D= e 2 (t ) y 2 (t ) = Pe Py 3 Formas de distorsión Distorsión lineal. Distorsión de amplitud. Conversión FM-AM Linealidad de fase. Filtros y medios de propagación dispersivos Ecos y reflexiones múltiples. Propagación con multitrayecto. 4 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 2 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Canal sin distorsión Canal sin distorsión. Respuesta de fase y(t)=G x(t-τ) La respuesta es lineal e invariante con el tiempo La respuesta en amplitud es constante con ω. La respuesta en fase es lineal con ω. Distribución espectral de la señal H(ω) H (ω) = Ge jφ( ω) = Ge − jωτ Respuesta de amplitud Banda de trabajo ω 5 Distorsión de amplitud. FM-AM. La respuesta espectral varía en amplitud con la frecuencia. La modulación PM/FM genera una modulación AM. H(ω) Respuesta de amplitud G0 H (ω ) = G0 + G1 ω0 Banda de trabajo (ω − ω 0 ) ω0 ω 6 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 3 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión de fase. Retardo no uniforme. τ(ω) φ Distorsión lineal en TV color H (ω) = G0e jφ( ω) φ(ω) τ =− τ Respuesta de fase dφ (ω ) dω Banda de TV Color Tiempo de retardo de grupo Banda de trabajo ω 7 Distorsión en tiempo de retardo El tiempo de retardo no es el mismo para las diferentes componentes del espectro. El retardo es mayor para la subportadora de color. Se compensa con una predistorsión en el transmisor. 8 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 4 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión lineal por ecos. Ecos y reflexiones múltiples y(t)=G [k1x(t-τ1)+ k2x(t-τ2)+ k3x(t-τ3)…] Debidos a propagación multitrayecto o reflexiones por desadaptaciones. Afecta fundamentalmente a transmisiones en banda ancha Es posible ecualizar la señal eliminando ecos Problemático en telefonía digital (distorsión variable con el tiempo) Sistemas de ecualización adaptativos Antenas con diversidad en espacio 9 Distorsión por ecos Provocan rizado en las respuestas de amplitud y fase Afecta fundamentalmente a transmisiones en banda ancha y digitales Respuesta en amplitud f(t) Tiempo de retardo Ecos de la señal de entrada Respuesta en fase |H(ω)| τ t Respuesta temporal ω Respuesta espectral 10 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 5 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ecualizador. Cancelador de ecos Amplitud xR3 Retardo Amplitud xR2 Retardo Receptor principal τ3 + τ1 τ2 Retardo τ1 Señal principal f(t) Ecos τ2 - Receptor Rake t Ecualización de ecos 11 Formas de distorsión Distorsión no lineal. Modelo simple de distorsión no lineal Saturación Distorsión armónica. Intermodulación de tercer orden con dos tonos. Intermodulación de tercer orden con N tonos. Distorsión no lineal en señales moduladas. 12 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 6 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión no lineal Modelo polinómico Distorsión de tercer grado v 2 = k1v1 + v1 = Ax(t ) + k 2 v12 + v2 = k1 Ax(t ) + k 2 A2 x 2 (t ) + k3 A3 x 3 (t ) + ... + k v + ... 3 3 1 Respuesta lineal Distorsión de segundo grado 13 Distorsión no lineal Función de transferencia polinómica de 3er orden v 2 = k1v1 + v1 = A cos(ω0t ) + k 2 v12 + + k 3 v13 + ... v2 = k1 A cos(ω0t ) + k2 A2 cos2 (ω0t ) + k3 A3 cos3 (ω0t ) + ... = Continua 2-Procesos de distorsión y ruido en RF k 2 A2 3k3 A2 k A2 k A3 A cos(ω0t ) + 2 cos(2ω0t ) + 3 cos(3ω0t ) + ... + k1 + 2 4 2 4 Saturación Armónicos 14 7 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión no lineal. Saturación. Punto de compresión de 1 dB (P1dB) Potencia máxima a la salida Psat P1dB P1dB ≈ 0.072 Pout(dBm) 1dB Potencia de salida 1dB 1dB 1dB k13 k3 k13 k3 Psat (dBm ) ≈ P1dB (dBm ) + 2.32dB Psat ≈ 0.099 Ganancia G(dB) Pin(dBm) 15 Distorsión no lineal. Armónicos. Distorsión armónica La saturación provoca la aparición de armónicos de la señal de entrada Se eliminan por filtrado (banda estrecha) Se mide en % de la tensión eficaz del armónico respecto a la tensión de salida o en dB de potencia Corrección para un nivel de salida diferente PAN0=Potencia armónica para P de salida PREF PAN=Potencia armónica para P de salida P0 kn An cos(nω0t ) k1 A cos(ω0t ) PAN P = PAN 0 0 PREF N 16 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 8 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión no lineal. Generación armónica f0 S(f) dBm 2dB 3f0 2f0 1dB 3dB f Continua Señal Armónicos 17 Intermodulación 3er orden : 2 tonos v1 = A cos(ω1t ) + + A cos(ω2t ) v 2 = k1v1 + + k 2 v12 + + k 3 v13 + ... 3k A3 v2 = ... + k1 A + 3 [cos(ω1t ) + cos(ω2t )] + 4 k 2 A2 [cos(2ω1t ) + cos(2ω2t )] + + 2 k A3 + 3 [cos(3ω1t ) + cos(3ω2t )] + 4 + k 2 A2 [cos[(ω1 + ω2 )t ] + cos[(ω1 − ω2 )t ]] + + 3k3 A3 [cos[(2ω1 − ω2 )t ] + cos[(ω1 − 2ω2 )t ]] + ... 4 18 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 9 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión no lineal. Intermodulación. Intermodulación de tercer orden con dos tonos 2 1 3f 1 3f 2 2f 1 +f 2f 2 +f 2 2f 1 2f 2f 2 -f 1 2 2f 1 -f f 2 -f 1 f 2 +f 1 f1 f2 S(f) f Productos de intermodulación en la banda de interés 19 Intermodulación de tercer orden. Dos tonos. Pout 3 I (dBm) Pout (dBm) PI3 1dB 3dB 1dB 1dB I3 P in (dBm) 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 20 10 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Intermodulación de tercer orden. Dos tonos. P0 Potencia total de las señales de entrada. I3 Potencia asociada a los productos de intermodulación I 3 = CP03 Para P0= PI3 (Punto de intersección de tercer orden) C= P0 = I 3 = PI 3 I3 = P03 PI 32 P0 PI 3 = I 3 P0 1 PI 32 2 21 Intermodulación de tercer orden. Dos tonos. Para potencias expresadas en unidades logarítmicas: P0 (dBm) Potencia total de las señales de entrada. I3 (dBm) Potencia asociada a los productos de intermodulación PI3 (dBm) Punto de intersección de tercer orden I 3 (dBm) = 3[P0 (dBm)] − 2[PI 3(dBm) ] P0 ( dB ) = 2[PI 3(dBm) − P0 ( dBm)] I3 22 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 11 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Intermodulación de tercer orden. N tonos Mezclas del tipo (2f1-f2), (f1+f2-f3) S(f)dB (C/I)dB f Productos de intermodulación en la banda de interés 23 Intermodulación de tercer orden. N tonos Mezclas del tipo (2f1-f2), (f1+f2-f3) PI 3 N − 2 N2 C + = N I 6( N − 1)( N − 2) P0 N 2 elevado C 1 PI 3 + 1 = I 6 P0 2 Las ecuaciones anteriores están en relación de potencias, NO EN dB. 24 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 12 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Intermodulación de tercer orden. N tonos Mezclas del tipo (2f1-f2), (f1+f2-f3) 2 PI 3 N − 2 N2 C + (dB ) = 10 log N I 6( N − 1)( N − 2) P0 N elevado PI 3 C + 1 − 8dB [dB] = 20log I P0 25 Ejercicio G=15dB B=85 a 110 MHz Preamplificador. Punto de cruce 20 dBm Ganancia 15 dB Banda 85 a 110MHz Filtro RF Ancho de banda 4 MHz Frec. Central Sintonizable Conversor Punto de cruce 15 dBm Ganancia -7 dB Filtro FI Frec. Central 10.7MHz Banda 200kHz Amplificador FI Ganancia 30 dB G=-7dB FI=10.7MHz B=200kHz G=30dB B=4MHz f0=RF FOL=RF-10.7MHz S(f) Interferencias 1MHz f 26 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 13 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Distorsión no lineal en señales moduladas. Distorsión en señales moduladas Afecta a las modulaciones de amplitud v1 = A(t ) cos(ω0t + φ(t ) ) 3k A(t ) 2 A(t ) cos(ω0t + φ(t ) ) + L v2 (t ) = L + k1 + 3 4 v 2 = k1v1 + + k 2 v12 + k 3 v13 + ... AM se distorsiona FM no se distorsiona 27 Transmodulación ω2 v1 = A[1 + mX (t )]cos(ω1t ) + B cos(ω2t ) v2 = k1v1 + k 2 v12 + k 3v13 + ... A >> B 2 3k A2 [1 + mX (t )] B cos(ω2t ) + ... = v2 = ... + k1 + 3 4 3k3 A2 1 + 2mX (t ) + m 2 X 2 (t ) = ... + k1 + B cos(ω2t ) + ... 4 [ ] 28 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 14 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Transmodulación v1 = A[1 + mX (t )]cos(ω1t ) + B cos(ω2t ) Señales de entrada Banda de entrada f1 S(f)dB Banda de modulación A >> B f2 f 29 Transmodulación 2 3k A2 [1 + mX (t )] v2 = ... + k1 + 3 B cos(ω2t ) + ... = 4 3k3 A2 1 + 2mX (t ) + m 2 X 2 (t ) = ... + k1 + B cos(ω2t ) + ... 4 Señales de salida [ ] Filtro de salida S(f)dB f1 Banda de modulación A >> B f2 Transmodulación f 30 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 15 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Conversión AM-PM v2 (t ) = h(t , v1 ) * v1 (t ) v2 (ω ) = H (ω , v1 )v1 (ω ) H (ω , v1 ) = H (ω , v1 ) exp[ jψ (ω , v1 )] Conversión AM-PM La fase de la función de transferencia depende de la amplitud de entrada. Típica de amplificadores en TWT. Se modela en grados por decibelio para la potencia de salida dada PREF. 31 Ruido en sistemas de comunicaciones Procedencia: Ruido captado por la Antena Ruido generado en el receptor. Causas de ruido: Ruido térmico. Ruido flicker. Ruido impulsivo. Ruido atmosférico Ruido cósmico Ruido industrial 32 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 16 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido en sistemas de comunicaciones Modelo de ruido: Señal aleatoria vn Distribución estadística gausiana de valor medio nulo. Parámetros invariantes en el tiempo. Distribución espectral: Ruido blanco. (N W/Hz) Caracterizada por: Desviación típica (σ) Potencia de ruido (P=σ2 W) Temperatura equivalente de ruido (Te=P/kB K) 33 Ruido de un dipolo. Radiación del cuerpo negro. Z =Z * L DIPOLO PASIVO Ruido generado por un N k=1.38 10-23 W/Hz/K h=6.62 10-34W/Hz2 103 109 Rayos X 106 Visible UHF Pn = k ⋅ T ⋅ B Infrarrojo T=300 K f<<2 1010 T HF Si: hf<<kT Zg T dipolo pasivo: dPn hf = df exp (hf / kT ) − 1 g f 1012 1015 1018 34 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 17 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido de un dipolo • Ruido generado por un dipolo activo: Pn = k ⋅ Te ⋅ B ⇒ Te = Pn k ⋅B ZL=Zg* DIPOLO ACTIVO Te Zg T ENR = 10 log e T0 T0 = 290K 10 log(k ⋅ T0 ) = −174dBm/Hz = = −114dBm/MHz 346C Noise Source, 10 MHz to 26.5 GHz, nominal ENR 15 dB 35 Ruido de una antena • Ruido captado por una antena: Pn = k ⋅ Ta ⋅ B ⇒ Ta = Pn k ⋅B k=1.38 10-23 W/Hz/K ZL=Za* Ta, Za, Ga 36 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 18 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido de Antena 25 Log(T) R.Cósmico 20 R. Industrial R. Atmosférico 15 (Mínimo) R. Atmosférico (Máximo) 10 R. Industrial R. Cósmico 5 0 0.01 0.1 1 10 100 F (MHz) 37 Ruido de antena y dispositivos 38 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 19 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido atmosférico: Gráficas adicionales Fa = Ta T0 T0 = 290 K 39 Ruido atmosférico: Gráficas adicionales 40 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 20 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido de un cuadripolo • Potencia de ruido a la salida P = Ps g + Pn = kTs Bg + Pn • Temperatura equivalente de ruido: Pn = k ⋅ Te ⋅ B ⋅ g ⇒ Te = Dipolo Pn k⋅B⋅g ZL=Zout* Zg CUADRIPOLO Ts g,Te 41 Ruido de un cuadripolo Figura de ruido: ZL=Zout* Ps=P0 Ts=T0 CUADRIPOLO G,Te f = Ps g + Pn Ps g = Ts = To kTo Bg + Pn kTo Bg • Relación entre f y Te: Pn = k ⋅ Te ⋅ B ⋅ g ⇒ Te = k ⋅ T0 = 4 ⋅ 10 −21W / Hz 2-Procesos de distorsión y ruido en RF Pn = To ⋅ ( f − 1) k ⋅B⋅g 10 log(k ⋅ T0 ) = −174dBm / Hz = −114dBm / MHz 42 21 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido de un cuadripolo • Degradación de la relación Señal a Ruido: D= (S / N )i (S / N )o = 1+ Te Ts = 1+ To (f − 1) Ts D Ts =To = f La degradación de la relación señal a ruido entre la entrada y la salida de un cuadripolo es igual al factor de ruido si la temperatura equivalente del generador a la entrada es igual a la de referencia (290k) 43 Ruido de un cuadripolo • Ruido de un atenuador (Temperatura física T y atenuación L=1/g): T f = 1+ T e = 1+ (L - 1) To To Si : T = T o ⇒ f = L El factor de ruido de un atenuador es igual al factor de atenuación si la temperatura física del atenuador es la de referencia (290k) 44 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 22 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ruido de una cadena. Ecuación de Friis • Potencia total de ruido: P N = k T1B (g1 g 2 ...g N ) + k T2 B (g 2 ...g N ) + ... + k TN B g N = k Te B gt Harald T. Friis Te g T TT1 gG1 1 1 T2 g 2 TTN gGN N N Power Meter B Se supone que: La ganancia y temperatura de ruido de cada cuadripolo es constante en la banda B. No hay conversiones de bandas. La ganancia y temperatura de ruido de los cuadripolos están medidas en las condiciones de impedancia de generador y carga iguales a las que se encuentran en la red. 45 Friis, H.T., Noise Figures of Radio Receivers, Proceedings of the IRE, July 1944, pages 419-422 Ruido de una cadena • Temperatura equivalente: T e = T1+ T 2 + T 3 + ... + TN g1 g1 g 2 g 1 g 2 ... g N -1 Te g T • Factor de ruido: f = f1 + TT1 gG1 1 1 T2 g 2 TTN gGN N N f2 - 1 f3 - 1 fN - 1 + + ...+ g1 g1 g 2 g 1 g 2 ... g N -1 46 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 23 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ejemplo: ruido de una cadena (Examen se Septiembre de 2004) Si la potencia a la salida de la antena es de –90 dBm, calcule: 1. La relación S/N a la salida del receptor. 2. Justifique si el sistema está limitado por ruido o por ganancia. Antena Recuerde que K = 1.38 10-23 J /K Amplificador Receptor TV Cable 30 m 47 DEPARTAMENTO DE SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. EXAMEN EXTRAORDINARIO 4 DE SEPTIEMBRE DE 2004 Se dispone del sistema de recepción de televisión terrestre individual de la Figura, que trabaja en UHF (banda de 470 a 862 MHz – canales 21 a 69). De los distintos elementos se conocen los siguientes datos: Antena: Amplificador de antena: Cable: Receptor TV: Ganancia de antena: 14 dBi Capta un ruido caracterizado por Ta = 150 K Ganancia: 46 dB Figura de ruido: 2 dB Longitud: 30 m Atenuación: 0.2 dB/m Temperatura: To = 290 K Ancho de banda FI: 8 MHz Figura de ruido: 10 dB Sensibilidad: -70 dBm S/N mínima: 10 dB 48 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 24 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 GR Capítulo 2 Distorsión y ruido en sistemas de RF Ejercicios de distorsión Test Los ecos en un sistema de transmisión por radio generan una distorsión en la señal que... a) Es una distorsión lineal y se puede compensar con un ecualizador adecuado. b) Es una distorsión no lineal que no puede compensarse. c) Sólo afecta a los sistemas digitales de alta velocidad. d) Supone una generación de armónicos a frecuencias múltiplos de la de portadora. En un amplificador lineal de alta potencia, el segundo armónico se produce por distorsión no lineal. Si la potencia de salida aumenta al doble, la del armónico: a) No cambia. b) Aumenta también al doble c) Aumenta en un factor tres. d) Se multiplica por un factor cuatro. 50 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 25 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Test La linealidad de fase en la respuesta de un medio de transmisión se mide en: a) Variación del tiempo de retardo en la banda deseada. b) Variación de la respuesta de fase en la banda deseada. c) Tiempo de retardo en la frecuencia central de la banda deseada. d) Rizado de la función de pérdidas de transmisión La pérdida de ganancia de un amplificador para niveles altos de señal: a) Se denomina saturación y se mide por el punto de compresión a 1 dB. b) Se debe a un proceso lineal de distorsión y se mide por la relación S/D. c) Sólo se produce en amplificadores de potencia clase C. d) Se evita con un proceso de control automático de ganancia. 51 Test El punto de compresión de 1dB en un amplificador lineal es una medida de... a) Distorsión lineal de amplitud. b) Saturación del amplificador. c) Distorsión armónica en el amplificador. d) Conversión AM-PM en el amplificador. Si la potencia de salida de un amplificador está 20dB por debajo de la del punto de cruce de intermodulación de tercer orden; los productos de intermodulación de dos tonos estarán: a) 40 dB por debajo de la potencia de salida. b) 30 dB por debajo del punto de cruce de intermodulación. c) 50dB por debajo del punto de cruce de intermodulación. d) 30dB por debajo de la potencia de salida. 52 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 26 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Test En un sistema de comunicaciones que utiliza múltiplex por división en frecuencia, las portadoras están moduladas en FM. ¿Cómo le afecta la distorsión no lineal? a) No le afecta por estar las portadoras moduladas en FM. b) No le afecta siempre que la señal de cada portadora mantenga una amplitud constante. c) Le afecta porque la intermodulación genera interferencias entre canales. d) Le afecta sólo si la fase depende de la amplitud, (conversión AM-PM). Se denomina PI3 (punto de intermodulación de tercer orden) en un amplificador, a la potencia… a) Generada por la intermodulación de tercer orden entre dos señales de 1w. B Donde se cruzan las rectas de señal y productos de intermodulación en dBm. c) Donde se cruzan las rectas de ganancia y productos de intermodulación en dB. d) En el punto en que la ganancia del amplificador se ha reducido 1dB. 53 Test En telefonía móvil, la propagación multitrayecto produce una distorsión de tipo: a) No lineal que se elimina por filtrado del canal deseado. b) Lineal que se compensa con ecualizadores fijos de amplitud c) Lineal que sólo puede compensarse con ecualizadores variables en el tiempo. d) No lineal con generación de armónicos en múltiplos de la portadora. El proceso de transmodulación se produce en un receptor cuando... a) Una señal de gran potencia modulada en FM satura el receptor. b) Una interferencia de frecuencia igual a la de recepción se suma a la señal deseada. c) La señal deseada es de muy alta potencia y bloquea el receptor. d) Una interferencia de alta potencia modulada en AM satura el receptor. 54 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 27 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Ejercicio DEPARTAMENTO DE SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. EXAMEN ORDINARIO 6 DE FEBRERO DE 2003 Se desea analizar la etapa de potencia de un transmisor, que responde al esquema de la figura, con las siguientes características: 0.01mW BLOQUE 1 C161 C162 C320 C321 C322 C480 X480(t) MOD f1=25MHz fOL480 L=24 d B fOL 1 C160 A1 A1 A1 A1 A2 100 mW por canal L=24 d B C2 f1=25MHz L=24 d B C1 MOD L=6 dB X1(t) A1 A1 0.01mW 55 Ejercicio •Banda : 350 a 446 MHz. (frecuencias extremas de la banda del servicio). •Número de canales: 480 •Modulación FM: BFM=180 kHz. Se dispone de los siguientes elementos: Amplificadores A1: G=29 dB P1dB=36.5 dBm PI3=48 dBm Amplificadores A2:G=ajustable entre 12 y 15 dB P1dB=48.5 dBm PI3=61 dBm Filtro final: L=1 dB 1) Indique las potencias en cada punto del bloque 1 así como la capacidad o no de los amplificadores para funcionar correctamente con los niveles de potencia calculados. 2) Seleccione la ganancia del amplificador A2 para que se cumplan las especificaciones del transmisor, admitiendo variaciones de potencia de salida respecto a la nominal de ±1 dB. 3) Calcule el valor de C/I a la salida de los amplificadores A1 y A2. 4) Estime un valor por exceso para la PI3 del transmisor. 56 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 28 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 GR Capítulo 2 Distorsión y ruido en sistemas de RF Ejercicios de ruido Test Un atenuador de 2dB a la entrada de un receptor reduce la relación señal a ruido en 2dB… a) Siempre b) Sólo si el atenuador está a una temperatura física de 290 K c) Sólo si la antena tiene una temperatura equivalente de 290 K d) Sólo si la temperatura de antena es de 290 K y el atenuador está a 290 K. En un receptor de onda larga (LF): a) La temperatura de ruido de antena es mucho mayor que la del receptor. b) Las antenas están siempre adaptadas al receptor para máxima transferencia de potencia. c) La temperatura de ruido de antena es siempre 290K. d) El ruido de la antena sólo es alto cuando hay tormenta. 58 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 29 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 Test La temperatura equivalente de ruido de un atenuador pasivo, a) Aumenta con la atenuación y con la temperatura física. b) Es siempre nula por ser un elemento pasivo. c) Es independiente de la atenuación del dispositivo. d) Es siempre igual a la temperatura física del dispositivo. La figura de ruido de un amplificador se define como la relación entre las potencias de ruido a la salida considerando o no el ruido interno cuando: a) La potencia de ruido a la entrada es nula. b) El generador de ruido a la entrada está a la temperatura ambiente. c) La relación señal a ruido a la entrada es la unidad. d) El generador de ruido a la entrada está a 290 K. 59 Test En un receptor de microondas a 3GHz: a) El ruido de la antena puede ser muy bajo. b) La temperatura de ruido de antena es siempre mayor que la del receptor. c) El receptor suele tener una impedancia de entrada muy alta comparada con la de antena. d) La temperatura de ruido del receptor es siempre 290K. 60 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 30 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 DEPARTAMENTO DE SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. 4 DE SEPTIEMBRE DE 2003 EXAMEN EXTRAORDINARIO Se desea diseñar un receptor individual para un sistema de televisión vía satélite. El satélite transmite 50 canales de televisión con portadoras separadas 40 MHz y moduladas en QPSK. El ancho de banda de un canal es de 36 MHz. Estas portadoras se distribuyen en la banda entre 10.7 y 12.7 GHz, con frecuencias fp(i) = 10680+40i MHz, con i = 1 … 50 La recepción se hace con una doble conversión hacia abajo, estando el receptor físicamente repartido en dos bloques: LNB y UNIDAD INTERIOR, unidos por un cable, como muestra la figura 1. ANTENA LNB CABLE U. INTERIOR 61 Ejercicio 1 El bloque LNB, de 40 dB de ganancia, está unido a la antena y realiza la primera conversión de frecuencia para desplazar parte de la banda de recepción (hasta un máximo de 30 canales) a la banda entre 950 y 2150 MHz (FI1), y así se puede distribuir a través de la misma red que la televisión terrena. El satélite transmite con una PIRE de 54 dBW por canal y requiere una G/T de 14 dB/K. Si se dispone de un LNB con una figura de ruido de 1.1 dB, 1. 2. 3. Determine la ganancia de la antena suponiendo una Ta de 90 K (considere despreciable el ruido del resto de la etapa receptora). ¿Cuál es el nivel de ruido a la salida del LNB en cada canal y el nivel mínimo de señal total a su entrada para conseguir una S/N > 15 dB a la salida? Si el nivel de señal a la salida del LNB es de –40 dBm por canal. ¿Cuál debe ser el valor del PI3 para que la C/I en dicho punto sea de 30 dB? 62 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 31 Electrónica de Comunicaciones 2009/2010 DEPARTAMENTO DE SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. PLAN 94 EXAMEN EXTRAORDINARIO 7 DE SEPTIEMBRE DE 2000 En la figura se presenta el receptor de un sistema de red de área local vía radio que trabaja en la banda de 2.46 a 2.54 GHz, con canalización de 8 MHz y modulación de espectro ensanchado. El sistema permite el uso simultáneo de hasta 10 canales. F=5 dB G=30 dB P1dB=0 dBm F=10 dB F=8 dB PI3=10dBm L=8 dB G=68 dB G=3 dB Ta=300K DEM B=100MHz FI=450 MHz -23 K=1.38 10 W/K/H z T0=293 K Psat=0 dBm BFI=8 MHz 63 Ejercicio 2 1. Calcule la figura de ruido del receptor, suponiendo los filtros sin pérdidas, 2. Determine la sensibilidad del receptor para conseguir que la relación (S/N) a la entrada del demodulador sea mejor que 0 dB. 3. Determine la potencia máxima a la salida del amplificador de RF que produce un ruido de intermodulación tal que C/I ≥40 dB. 4. Obtenga la máxima potencia de entrada por cada canal en las condiciones anteriores, supuestos todos los canales de la misma potencia 64 2-Procesos de distorsión y ruido en RF 32