RELACIÓN SEÑAL A RUIDO S/N

1. RELACIÓN SEÑAL A RUIDO S/N

2. 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 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 absoluto, es importante determinar la relación entre ellas, puesto que la calidad del enlace es mejor cuanto más grande es este cociente, es decir cuanto más la potencia de la señal es grande comparada con la potencia del ruido. Una señal del mismo nivel de potencia del ruido es prácticamente inutilizable.

3. N=kToB: Potencia de ruido disponible, donde la temperatura de la fuente To es la temperatura del resistor en grados kelvin RS FUENTES DE RUIDO N=kTskyB: Potencia de ruido disponible, donde la temperatura de la fuente Tsky es la temperatura equivalente del ruido cósmico recogido por la antena Nv=kTNeqB: Potencia de ruido virtual disponible a la entrada del dispositivo pasivo, donde TNeq es igual a: l (pasivo) TNeq Nv Nv=kTNeqB: Potencia de ruido virtual disponible a la entrada del dispositivo activo, donde TNeq es la temperatura equivalente del ruido introducido por el dispositivo, la cual provoca una potencia de ruido a la salida Ns = kTNeqBg. g (activo) TNeq Nv æ ö 1 × ç - ÷ T 1 ref è ø l

4. TEMPERATURA DE RUIDO Nivel de ruido equivalente: k(To+ TNeq)B Nv=kTNeqB Nv g (l) TNeq Ne = kToB Ns kToB k (T0+TNeq) g B Nivel de ruido efectivo:

5. ELEMENTOS EN CASCADA     Ns g1 TN1 g2 TN2 l3 TN3 Nuevamente es posible reducir los elementos en cascada a uno solo equivalente: g1g2l3 TNeq Nv = kTNeqB Ns = k TNeq g1g2l3 B ¿Cuál es el valor del TNeq equivalente en función de TN1, TN2 y TN3?

6. FÓRMULA DE FRIIS g1 TN1 g2 TN2 l3 TN3 T T T N2 N3 N4 .... + + + T T Neq N1 × × × g g g g g l 1 1 2 1 2 3 g1g2l3 TNeq Ns= k TNeq g1g2l3 B Nv=kTNeqB Consideramos solamente la temperatura de ruido de los elementos para determinar TNeq:     Ns = kg1g2l3TNeqB TN1 TN1g1+TN2 TN1g1g2+TN2g2+TN3 TN1g1g2l3+TN2g2l3+TN3l3 Fórmula de Friis:

7. FACTOR DE RUIDO (F) Y CIFRA DE RUIDO (NF) Ancho de banda = B Ganancia de potencia = g (o Atenuación = l) Factor de ruido = f Se Ss= g  Se Ne = k  To  B Ns = k  ToB  g  f S S S S e e s e (S/N)s = (S/N)e = × × × N k To B N N f e s e N (S/N) s e f f × N g (S/N) e s Los equipos electrónicos, especialmente los amplificadores, originan ruido, por lo tanto incrementan el nivel de ruido. Si el nivel de la señal en un punto del sistema es comparable con el de ruido, entonces la calidad de la señal se ha irremediablemente comprometido. o también CIFRA DE RUIDO: NFdB = 10 log ( f )

8. RELACIÓN ENTRE TNeq y f - - f 1 f 1 2 3 .... + + f f eq 1 × g g g 1 1 2 g TNeq f Nv Ne = kToB Ns = kToBgf NS =kToBgf= kToBg + Nvg kToBgf= kToBg + kTNeqBg f = 1 + TNeq / To TNeq = To(f-1) Fórmula de Friis en función de f:

9. EJEMPLOS

10. Aplicación de la fórmula de Friis       - N 110.01 dBm i dB S 3160 mW + + S 0 dbBm 20 dB 15 dB S 35 dBm o o o æ ö æ ö S S - ç ÷ S N ç ÷ 103 dB o o è ø è ø N N OdB OdB EJEMPLO 1 Dado 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. B = 2.264 MHz Si= 0 dBm T = 320 K o Generador de Ruido Blanco NF2= 3 dB G2 = 15 dB NF1= 7 dB G1 = 20 dB

11. EJEMPLO 2 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. Rx GRx TN2 ABR GABR TN1 TN1 TN1GABR+TN2 Solución La temperatura de ruido equivalente del receptor, considerado a la temperatura De la fuente de 290 K, es igual a: æ ö NF Rx ç ÷ 10 3 è ø T := 10 - 1 × T T = 4.306 ´ 10 K N2 0 N2 De acuerdo a la fórmula de Friis, la temperatura de ruido equivalente del sistema es igual a: SYS G TNeq T N2 TNeq=TN1+TN2/G T := T + T = 90.043 K Neq N1 Neq G ABR 10 10 Observe como el amplificador de bajo ruido determina prácticamente, la temperatura de ruido del sistema, a pesar de la elevada temperatura del receptor.