Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 1
Capítulo 2
Procesos de distorsión
y ruido en RF
GR
2
Temario
� Distorsión. Definición y medida de la distorsión.
� Distorsión lineal� Distorsión de amplitud y de fase
� Distorsión por ecos
� Distorsión no lineal� Saturación y armónicos
� Distorsión de tercer orden
� Distorsión de señales moduladas
� Conversión AM-PM
� Ruido
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 2
3
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.
y
e
P
P
ty
teD ==
)(
)(
2
2
4
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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 3
5
Canal sin distorsión
ωτ−ωφ ==ω jj GeGeH )()(
H(ω)
ωBanda de trabajo
Distribución
espectral de la señal
Respuesta de
fase
Respuesta de
amplitud
� Canal sin distorsión.� 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.
6
Distorsión de amplitud. FM-AM.
0
010
)()(
ωωω
ω−
+= GGH
H(ω)
ωBanda de trabajo
G0
ω0
Respuesta de
amplitud
� La respuesta espectral varía en amplitud con la frecuencia.� La modulación PM/FM genera una modulación AM.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 4
7
τ(ω)
ωBanda de trabajo
Distorsión lineal en TV color
τφ(ω)
φ
Banda de TVColor
Distorsión de fase. Retardo no uniforme.
ωωφ
τd
d )(−=
Tiempo de
retardo de grupo
Respuesta de
fase
)(
0)( ωφ=ω jeGH
8
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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 5
9
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
10
Distorsión por ecos
|H(ω)|
t ω
f(t)
τ
Respuesta temporal Respuesta espectral
Tiempo
de retardo
Ecos de la
señal de
entrada
Respuesta en
amplitud
Respuesta en
fase
� Provocan rizado en las respuestas de amplitud y fase
� Afecta fundamentalmente a transmisiones en banda
ancha y digitales
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 6
11
Ecualizador. Cancelador de ecos
Receptor Rake
AmplitudxR3
+
t
f(t)
τ1τ2
Señal principal
Ecos
Ecualización de ecos
AmplitudxR2
Receptor principal
Retardo
τ3Retardo
τ2
Retardo
τ1-
12
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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 7
13
Distorsión no linealModelo polinómico
( )tAxv =1...3
13
2
12
112
++
++
+=
vk
vk
vkv
( ) ( ) ( ) ...33
3
22
212 +++= txAktxAktAxkv
Respuesta
lineal Distorsión
de segundo
grado
Distorsión
de tercer
grado
14
Distorsión no linealFunción de transferencia polinómica de 3er orden
( )tAv 01 cos ω=
...3
13
2
12
112
++
++
+=
vk
vk
vkv
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ...3cos4
2cos2
cos4
3
2
...coscoscos
0
3
30
2
20
2
31
2
2
0
33
30
22
2012
+ω+ω+ω
++=
+ω+ω+ω=
tAk
tAk
tAAk
kAk
tAktAktAkv
Saturación ArmónicosContinua
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 8
15
Distorsión no lineal. Saturación.
� Punto de compresión de 1 dB (P1dB)
� Potencia máxima a la salida
1dB
Pout(dBm)
Pin(dBm)
P1dB
Psat
1dB1dB
G(dB)
1dB( ) ( ) dBdBmPdBmP
k
kP
k
kP
dBsat
sat
dB
32.2
099.0
072.0
1
3
3
1
3
3
11
+≈
≈
≈
Potencia de salida
Ganancia
16
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
N
REF
ANANP
PPP
= 0
0
( )( )tAk
tnAk n
n
01
0
cos
cos
ω
ω
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 9
17
Distorsión no lineal.
� Generación armónica
S(f)
dBm
f
f 0
Señal Armónicos
2f 0
3f 0
1dB
2dB
3dB
Continua
18
Intermodulación 3er orden : 2 tonos
( )( )tA
tAv
2
11
cos
cos
ω+
+ω=
( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ]
( )[ ] ( )[ ][ ]
( )[ ] ( )[ ][ ] ...2cos2cos4
3
coscos
3cos3cos4
2cos2cos2
coscos4
3...
2121
3
3
2121
2
2
21
3
3
21
2
2
21
3
312
+ω−ω+ω−ω+
+ω−ω+ω+ω+
+ω+ω+
+ω+ω+
+ω+ω
++=
ttAk
ttAk
ttAk
ttAk
ttAk
Akv
...3
13
2
12
112
++
++
+=
vk
vk
vkv
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 10
19
Distorsión no lineal. Intermodulación.
� Intermodulación de tercer orden con dos tonos
S(f)
f
f1
f2
2f2-f
1
2f1-f
2
f2-f
1
f2+f1
2f2
2f1
3f1
3f2
2f2+f1
2f1+f2
Productos de intermodulación
en la banda de interés
20
Intermodulación de tercer orden. Dos tonos.
P in (dBm)
Pout(dBm)
I 3(dBm)
1dB1dB
3dB
1dB
PI3
Pout
I3
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 11
21
Intermodulación de tercer orden. Dos tonos.
� P0 Potencia total de las señales de entrada.
� I3 Potencia asociada a los productos de intermodulación
3
03 CPI =
2
3
330
PI
PI =
2
03
0 3
=
P
PI
I
P
23
1
PIC =330 PIIP ==
� Para P0= PI3 (Punto de intersección de tercer orden)
22
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
[ ] [ ])(32)(3)( 03 dBmPIdBmPdBmI −=
[ ])()(32)( 0
3
0 dBmPdBmPIdBI
P−=
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 12
23
Mezclas del tipo (2f1-f2), (f1+f2-f3)
Intermodulación de tercer orden. N tonos
S(f)dB
f
Productos de intermodulación
en la banda de interés
(C/I)dB
24
�Mezclas del tipo (2f1-f2), (f1+f2-f3)
�N elevado
Intermodulación de tercer orden. N tonos
2
0
2 23
)2)(1(6
−+
−−=
N
N
P
PI
NN
N
I
C
2
0
13
6
1
+=
P
PI
I
C
Las ecuaciones anteriores están en relación de potencias,
NO EN dB.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 13
25
�Mezclas del tipo (2f1-f2), (f1+f2-f3)
�N elevado
Intermodulación de tercer orden. N tonos
( )
−+
−−=
2
0
2 23
)2)(1(6log10
N
N
P
PI
NN
NdB
I
C
[ ] dBP
PIdB
I
C81
3log20
0
−
+=
26
Ejercicio
Preamplificador.Punto de cruce 20 dBmGanancia 15 dBBanda 85 a 110MHz
Filtro RFAncho de banda 4 MHzFrec. Central Sintonizable
ConversorPunto de cruce 15 dBmGanancia -7 dB
Filtro FIFrec. Central 10.7MHzBanda 200kHz
Amplificador FIGanancia 30dB f
S(f) Interferencias
1MHz
G=15dB
B=85 a 110 MHz
B=4MHz
f0=RF
FI=10.7MHz
B=200kHz
G=-7dB G=30dB
FOL=RF-10.7MHz
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 14
27
( ) LL +φ+ω
++= )(cos)(
4
)(3)( 0
2
312 tttA
tAkktv
Distorsión no lineal en señales moduladas.
�Distorsión en señales moduladas� Afecta a las modulaciones de amplitud
( ))(cos)( 01 tttAv φ+ω=
...3
13
2
12
112
+++
+=
vkvk
vkv AM se distorsiona
FM no se distorsiona
28
Transmodulación
...3
13
2
12112 +++= vkvkvkv[ ] ( )
( )tB
ttmXAv
2
11
cos
cos)(1
ω+
ω+=
[ ] ( )
[ ] ( ) ...cos4
)()(213...
...cos4
)(13...
2
222
31
2
22
312
+ω
++++=
=+ω
+++=
tBtXmtmXAk
k
tBtmXAk
kv
BA >>
2ω
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 15
29
Transmodulación [ ] ( )( )tB
ttmXAv
2
11
cos
cos)(1
ω+
ω+=
BA >>
S(f)dB
f
Banda de modulación
f1
Banda de entrada
f2
Señales de entrada
30
Transmodulación
BA >>
S(f)dB
f
Banda de modulación
f1
Filtro de salida
f2
Transmodulación
Señales de salida
[ ] ( )
[ ] ( ) ...cos4
)()(213...
...cos4
)(13...
2
222
31
2
22
312
+ω
++++=
=+ω
+++=
tBtXmtmXAk
k
tBtmXAk
kv
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 16
31
Conversión AM-PM
� 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.
)(),()(
)(*),()(
112
112
ωωω vvHv
tvvthtv
=
=
( ) ( )[ ]111 ,exp,),( vjvHvH ωψωω =
32
Ruido en sistemas de comunicaciones
� Causas de ruido:� Ruido térmico.
� Ruido flicker.
� Ruido impulsivo.
� Ruido atmosférico
� Ruido cósmico
� Ruido industrial
� Procedencia: � Ruido captado por la Antena
� Ruido generado en el receptor.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 17
33
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)
34
Ruido de un dipolo. Radiación del cuerpo negro.
� Ruido generado por un
dipolo pasivo:
BTkPn ⋅⋅=
k=1.38 10-23W/Hz/K
h=6.62 10-34W/Hz2
( ) 1kT/hfexp
hf
df
dPn
−=
Si: hf<<kT f<<2 1010 T
DIPOLO PASIVO
T Zg
ZL=Zg*
N
f
103 106 109 1012 1015 1018
HF
UHF
Infrarrojo
Visible
Rayos X
T=300 K
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 18
35
Ruido de un dipolo
K290T
T
Tlog10ENR
0
0
e
=
=
• Ruido generado por un dipolo activo:
B
PTBTP neen ⋅=⇒⋅⋅=
kk DIPOLO ACTIVO
Te Zg
ZL=Zg*
346C Noise Source, 10 MHz to 26.5 GHz, nominal ENR 15 dB
( )dBm/MHz114
zdBm/H174Tklog10 0
−=
=−=⋅
36
Ruido de una antena
• Ruido captado por una antena:
Ta, Za, Ga
ZL=Za*
k=1.38 10-23W/Hz/K
B
PTBTP n
n ⋅=⇒⋅⋅=
kk aa
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 19
37
Ruido de Antena
0
5
10
15
20
25
0.01 0.1 1 10 100
F (MHz)
Log(T)
R.Cósmico
R. Industrial
R. Atmosférico
R. Atmosférico(Máximo)
(Mínimo)
R. Industrial
R. Cósmico
38
Ruido de antena y dispositivos
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 20
39
KT
T
TF a
a
2900
0
=
=
Ruido atmosférico: Gráficas adicionales
40
Ruido atmosférico: Gráficas adicionales
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 21
41
Ruido de un cuadripolo
• Temperatura equivalente de ruido:
gBk
PTgBTkP n
een ⋅⋅=⇒⋅⋅⋅=
CUADRIPOLO
g,Te
ZL=Zout*Zg
Ts
Dipolo
nsns PBgkTPgPP +=+=
• Potencia de ruido a la salida
42
Ruido de un cuadripolo
� Figura de ruido:
( ) MHzdBmHzdBmTk /114/174log10 0 −=−=⋅
• Relación entre f y Te:
BgkT
PBgkT
gP
PgPf
o
no
TTs
ns
os
+=
+=
=
)1( −⋅=⋅⋅
=⇒⋅⋅⋅= fTgBk
PTgBTkP o
neen
CUADRIPOLO
G,Te
Ps=P0Ts=T0ZL=Zout
*
HzWTk /10421
0
−⋅=⋅
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 22
43
Ruido de un cuadripolo
• Degradación de la relación Señal a Ruido:
( )( )
( )1f
T
T1
T
T1
N/S
N/SD
s
o
s
e
o
i −+=+==
fDToTs
==
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)
44
Ruido de un cuadripolo
• Ruido de un atenuador
(Temperatura física T y atenuación L=1/g):
L=f T=T : Si1)-(LT
T+1=
T
T+1=f o
oo
e ⇒
El factor de ruido de un atenuador es igual al factor de atenuación si la temperatura física del atenuador es la de referencia (290k)
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 23
45
Ruido de una cadena. Ecuación de Friis
• Potencia total de ruido:
teNN
NNN
g B T k=g B T k...
)...g(g B T k)...gg(g BT k=P
+
++ 22211
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.
TNGNTN g NT1G1
T1 g 1 T2 g 2
Te g TPower
Meter
B
Harald T. Friis
Friis, H.T., Noise Figures of Radio Receivers, Proceedings of the IRE, July 1944, pages 419-422
46
Ruido de una cadena
• Temperatura equivalente:
g...gg
T+...+
gg
T+
g
T+T=T
1-N21
N
21
3
1
21e
• Factor de ruido:
g...gg
1-f+...+
gg
1-f+
g
1-f+f=f
1-N21
N
211
321
TNGNTN g NT1G1
T1 g 1 T2 g 2
Te g T
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 24
47
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.
Recuerde que K = 1.38 10-23 J /K
Cable 30 m
Antena
Amplificador
Receptor TV
Cable 30 m
Antena
Amplificador
Receptor TV
48
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: Ganancia de antena: 14 dBi
Capta un ruido caracterizado por Ta = 150 K
Amplificador de antena: Ganancia: 46 dB
Figura de ruido: 2 dB
Cable: Longitud: 30 m
Atenuación: 0.2 dB/m
Temperatura: To = 290 K
Receptor TV: Ancho de banda FI: 8 MHz
Figura de ruido: 10 dB
Sensibilidad: -70 dBm
S/N mínima: 10 dB
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 25
Capítulo 2Distorsión y ruido en sistemas de RF
Ejercicios de distorsión
GR
50
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 doblec) Aumenta en un factor tres.d) Se multiplica por un factor cuatro.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 26
51
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.
52
Test
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.
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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 27
53
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.
54
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 amplitudc) 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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 28
55
EjercicioDEPARTAMENTO DE SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONESELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. EXAMEN ORDINARIO 6 DE FEBRERO DE 2003Se desea analizar la etapa de potencia de un transmisor, que responde al esquema
de la figura, con las siguientes características:
MOD
X1(t)
f1=25MHzfOL1
0.01mW
fOL480 0.01mW
100 mW
por canal
C1
C2
C162
C320
A1
C160
A1
C161
MOD
X480(t)
f1=25MHz
C322
C480
C321
A1 A1
A1 A1
A2
L=6 dB
L=24 dB
BLOQUE 1
L=24 dB
L=24 dB
MOD
X1(t)
f1=25MHzfOL1
0.01mW
fOL480 0.01mW
100 mW
por canal
C1
C2
C162
C320
A1A1
C160
A1A1
C161
MOD
X480(t)
f1=25MHz
MOD
X480(t)
f1=25MHz
C322
C480
C321
A1A1 A1A1
A1A1 A1A1
A2A2
L=6 dB
L=24 dB
BLOQUE 1
L=24 dB
L=24 dB
56
Ejercicio•Banda : 350 a 446 MHz. (frecuencias extremas de la banda del servicio).•Número de canales: 480•Modulación FM: B
FM=180 kHz.
Se dispone de los siguientes elementos:
Amplificadores A1: G=29 dB P1dB=36.5 dBm P
I3=48 dBm
Amplificadores A2:G=ajustable entre 12 y 15 dB P1dB=48.5 dBm P
I3=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 PI3del transmisor.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 29
Capítulo 2
Distorsión y ruido en sistemas de RF
Ejercicios de ruido
GR
58
Test
Un atenuador de 2dB a la entrada de un receptor reduce la relación señal a ruido en 2dB…a) Siempreb) Sólo si el atenuador está a una temperatura física de 290 Kc) Sólo si la antena tiene una temperatura equivalente de 290 Kd) 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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 30
59
Test
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.
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.
60
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.
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 31
61
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
ANTENA
LNB
CABLE
62
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. Determine la ganancia de la antena suponiendo una Ta de 90 K (considere despreciable el ruido del resto de la etapa receptora).
2. ¿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?
3. 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?
Electrónica de Comunicaciones 2009/2010
2-Procesos de distorsión y ruido en RF 32
63
DEPARTAMENTO DE SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES
ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. PLAN 94EXAMEN 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.
K=1.38 10-23
W/K/H zT0=293 K
DEM
G=3 dB
Ta=300K
B=100MHz
F=5 dB
G=30 dB
P1dB=0 dBm
PI3=10dBm
F=10 dB
L=8 dB
FI=450 MHz
BFI=8 MHz
F=8 dB
G=68 dB
Psat=0 dBm
64
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
Top Related