Ruido

Universidad
Instrumentación de las Telecomunicaciones
Ing. en Telecomunicaciones
Profesor





RUIDO









Integrantes:






Marzo del 2013



Esquema
1. Ruido Térmico
2. Ruido en Antenas Receptoras
3. Figuras para la Temperatura de ruido de una antena
4. Ruido en un dipolo
5. Ruido en un cuadripolo
6. Cuadripolos en cascada
7. Tipos de ruido según suorigen : Externos al sistema
8. Naturales (radiación cósmica, ruido atmosférico)
9. Artificiales (parásitos producidos por motores, generación humana)
10. Internos al sistema
11. Dispositivos pasivos (resistencias, cables)
12. Dispositivos activos (amplificadores)
13. Tipos de ruido según su naturaleza
14. Ruido térmico o Johnson (típico en radiocomunicaciones)
15. Ruido impulsivo o Shot(típico en fotoreceptores)
16. Ruido de generación y recombinación (típico en semiconductores)
17. Ruido Flicker (típico a bajas frecuencias con un comportamiento 1/f)





















1. Ruido Térmico
Fué identificado por Jonson en 1928. Es debido al movimiento aleatorio de los e–, originado por su energía térmica. Este movimiento da lugar a una corriente aleatoria ydebido a ella en bornes de una resistencia aparece una tensión de ruido vn.
La tensión vn es una variable aleatoria gaussiana. La probabilidad de que tome un valor determinado viene dada por la expresión:

Donde vn es el valor medio y σ la varianza.

El valor medio de la tensión de ruido es siempre nulo, pero no su valor eficaz. La fórmula anterior no es práctica para calcular el valoreficaz, hay una manera más fácil. La densidad espectral de potencia, es decir, la potencia por unidad de frecuencia, se puede considerar constante para todas las frecuencias entre 0 e infinito. Este valor sólo depende de la temperatura según la expresión:

Donde k es la constante de Boltzman (1.38·10–23 J/ºk) y T es la temperatura absoluta en ºK. Puesto que la potencia sobre una resistencia es:

Ladensidad espectral del cuadrado de la tensión o la corriente de ruido eficaces se expresan por:

Así para un sistema cuyo ancho banda esté limitado entre las frecuencias f1 y f2, es decir con B = f2 – f1, el cuadrado de la tensión eficaz de ruido (ver figura 3.1) será:


Fig. 1 Densidad espectral del valor cuadrático medio de la tensión de ruido

Para tener un orden de magnitud de esteruido, supongamos una resistencia de 1 kΩ a 300 ºK, en un sistema cuyo ancho de banda son 200 kHz.

Notar que como vn eff depende tan sólo de T, la única solución para reducirlo es enfriar.
2. Ruido en antenas receptoras
La antena es básicamente un colector
De potencia útil
De ruido
En la Rec ITU-R P.372 se distinguen las siguientes fuentes de ruido:
•Ruido atmosférico debido atormentas eléctricas.
•Radiación de maquinaria eléctrica, equipos eléctricos y electrónicos, motores,… (ruido artificial de origen humano).
•Emisiones de gases atmosféricos e hidrometeoros (lluvia, granizo,nieve).
•Radiación de fuentes celestes (celestial radio sources).
Se modela como una resistencia a temperatura Ta de forma que si la antena entrega una potencia de ruido na entonces na=kTaB
Latemperatura de ruido de una antena se puede obtener de una gráfica








3. Figuras para la temperatura de ruido de una antena


4. Ruido en un dipolo.
El ruido en uniones PN polarizadas en directo tiene varias componentes: ruido Shot, Flicker, Burst, … pero en alta frecuencia sólo el ruido Shot es importante.
El ruido Shot se debe a que la corriente no fluye de forma continua sinoelectrón a electrón. Esto origina una corriente de ruido, in, superpuesta a la corriente de polarización que se puede tratar como una variable aleatoria gaussiana

Por consiguiente la densidad espectral del valor cuadrático medio de esta corriente es constante

donde q es la carga del electrón e IQ es la corriente continua que fluye por la unión.
La representación circuital del ruido en un...