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
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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
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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
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