Mi interés con este post es discriminar las fuentes de interferencia y sus características así como las del ruído en un canal de transmisión y sus mediciones.
¿Ruído o interferencia?
una ojeada desde la física
Para no asumir que son lo mismo, voy a empezar por diferencias relevantes entre una señal y otra. Sí, porque físicamente hablando son eso, señales. En el primer caso, llámese señal de interferencia a aquella señal analógica externa al sistema de comunicaciones que representa una perturbación de campo por procesos naturales o artificiales. El ruído por su parte es inherente a las propiedades eléctricas de los conductores (elementos de transmisión, buses, etc…) como también lo es a los semiconductores con que estan fabricados los elementos de filtrado activo. Así pues, el ruido es un proceso aleatorio que se da en el sistema eléctrico con que se modela el sistema de comunicación.
Si ya no te es indiferente el tema, ¿ te parece que es sencillo no?
Bueno, si el ruido llega a ser lo suficientemente grande este puede propagarse fuera del sistema e interferir con otros sistemas o componentes electrónicos La diferencia entre ambos procesos es debida a la forma en que se generan, pero el tratamiento a darles es esencialmente el mismo. ¡Son señales indeseables!
Lastimosamente, esto no es posible, porque los diseños van a estar basados en características de la señal de entrada, la cual es una señal de la que no se conoce su pasado y por ende el sistema de comunicaciones solamente puede responder y jamás anticiparse a la distorsión generada por la fuente de interferencia.
Entonces ¿Qué se puede hacer para diseñar un sistema robusto?
Lo que tenemos que saber y medir de una señal analógica ruidosa o interferente
1. Relación señal a ruído o SNR en el canal de transmisión
La SNR, no es realmente una razón matemática sino una diferencia en decibeles entre la señal recibida y el nivel de ruido de fondo. Por ejemplo si un dispositivo que usa ondas de radio recibe una señal de -75 dBm y el nivel de ruído de fondo es medido a -90 dBm, la SNR da 15 dB. La corrupción de datos se da si la señal recivida es muy cerca a la señal de ruído. En redes 802.11, esto afecta el throughput y latencia.
Uno siempre debe tener una medida en la cabeza como referente Para dar un ejemplo que aporte a la claridad diremos que la SNR es un parámetro relativo (Figura 1) y que es la mejor forma de juzgar la calidad de una señal dado que toma en cuenta el ruído del ambiente en el que se propagan las ondas de radio frecuencia, es decir si la señal recibida de -65 dBm puede ser considerada buena en un lugar con un ruido de fondo de -90 dBm (SNR 25 dB) pero no es tan buena en un lugar en el que el ruido de fondo es de -80 dBm (SNR 15 dB).
Un paréntesis (Ganancia neta)
Durante la transmisión la ganancia es medida aplicando una señal TEST a un nivel de potencia apropiado en el puerto de entrada del circuito y midiendo la potencia en la señal del puero de salida. La ganancia neta en decibeles (dB) se calcula tomando el diez veces el logaritmo de la razón entre las dos potencias, de salida respecto a la entrada.
3. Interferencia
CATEGORÍAS
Empecemos por mencionar las dos grandes categorías, a saber; de banda estrecha y de banda ancha. (Figura 2).
Figura 2. Un ejemplo de gràfica de espectro desde los 9 kHz a 200 MHz de armónicos de banda estrecha (picos verticales) montados encima de interferencia de banda ancha (area amplia de ruído de piso en color fucsia) la traza amarilla es la linea base de ruído del sistema.
Interferencia de Banda Estrecha –este podría incluír ondas contínuas o moduladas en período. Ejemplos de este tipo digamos que se presentan con dispositivos que poseen un reloj que genera armónicos así como también la fuente de este tipo podría incluír canales de transmisión adyacentes que no poseen un blindaje adecuado, etc. En un analizador de espectro, esto podría aparecer como lineas verticales estrechas con frecuencias específicas.
Interferencia de Banda Ancha – Esto podría incluír primariamente modos o armónicos de fuentes de poder, ruído de lineas de voltaje, sistemas wireless modulados digitalmente (tal como Wi-Fi o Bluetooth) o incluso nuestra amada televisión digital. ¿Cómo se vería en un analizador de espectro?aPodría aparecer como rangos amplis de señal o como un incremento en el nivel de ruido base (ruído de piso). Como lo comenté, las líneas de transmisión de voltaje o las fuentes de poder tipo switch son las fuentes mas comunes.
AHORA SI… LOS TIPOS DE INTERFERENCIA
Entre los tipos mas comunes de interferencia podemos describir:
Interferencia de Canal – Cuando se tiene mas de un armónico sobre el mismo canal de recepción. Podríamos mencionar la interferencia de canal adyacente – un transmisor operando en una frecuencia adyacente cuya energía se desborda sobre el canal de recepción deseado.
Interferencia basada en intermodulación: se produce cuando la energía de dos o más transmisores se mezclan para producir frecuencias espurias que aterrizan en el canal de recepción deseado.
Sobrecarga fundamental del receptor: normalmente es causada por un transmisor fuerte y cercano que simplemente sobrecarga el extremo frontal del receptor u otro circuito, causando interferencia o incluso supresión de la señal normal recibida.
Ruido de la línea de alimentación: este es un problema de interferencia de banda ancha relativamente común que generalmente es causado por la formación de arcos eléctricos en las líneas de energía eléctrica y el hardware asociado. Suena como un zumbido áspero y áspero en un receptor de AM. La interferencia puede extenderse desde frecuencias muy bajas por debajo de la banda de transmisión de AM, y dependiendo de la proximidad a la fuente, en el espectro de HF. Si está lo suficientemente cerca de la fuente, puede extenderse hasta el espectro UHF.
Fuentes de alimentación de modo conmutado: las fuentes de alimentación de modo conmutado son muy comunes y se utilizan para una variedad de productos comerciales o de consumo y son una fuente común de interferencia de banda ancha. Los dispositivos de iluminación, como las nuevas luces basadas en LED o las luces comerciales de “crecimiento” agrícolas, son otra fuente importante de interferencias.
Para finalizar, hay varios tipos de transmisores que comúnmente causan Interferencia de Radiofrecuencia:
Radio móvil bidireccional o terrestre: las señales de FM con interferencias fuertes pueden generar un “efecto de captura” o anular la señal recibida.
Transmisores de localización: los transmisores de localización generalmente son transmisiones de FM o moduladas digitalmente muy potentes que pueden sobrecargar al receptor. La localización digital suena muy ronca, como una sierra eléctrica o un zumbido, y puede interferir con una amplia gama de frecuencias de recepción. Afortunadamente, la mayoría de los transmisores de VHF se movieron a los pares de frecuencia de 929/931 MHz.
Televisión por cable: la pérdida de señal de los sistemas de televisión por cable generalmente ocurrirá porque muchos de estos canales se superponen a los canales de comunicaciones de radio por aire existentes. Si la señal de fuga es un canal digital, la interferencia será similar al ruido de banda ancha (un canal de cable digital tiene casi 6 MHz de ancho de banda).
Interferencia de red inalámbrica: la interferencia a redes inalámbricas (Wi-Fi, Bluetooth, etc.) es cada vez más común, sobre todo con la proliferación de dispositivos móviles, domótica e internet de las cosas (IoT-por sus siglas en inglés) además de los dispositivos médicos que incorporan Wi-Fi así como otros módulos inalámbricos (véase ZIGBEE), este problema es probable que tienda a empeorar.
Una conclusión parcial
Una vez que sabes que van a afectar tu sistema, uno se pregunta por qué no hay manera de anticipar la interferencia y el ruído para filtrar una señal lo mas limpia posible y ademas aislarla de la interferencia. La verdad es que las señales fantasma como la interferencia o el ruído en la mayoría no se pueden anticipar, dependen de los equipos de medida, de su acoplamiento electromagnético y de los elementos con que se realicen estas medidas(como las puntas del osciloscopio, o del generador de señales, los cables de prueba, etc…). Mientras van pasando los años y uno va practicando comprende, que son demasiadas las fuentes de señales parásitas como también se les conoce.
Si necesitas o quieres charlar sobre el tema, déjame un comentario.
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