atenuacion en decibeles

ATENUACION EN DECIBELIOS

atenuación = 10* log (Po/Pi)

Pi= potencia de entrada en watts
Y Po= potencia de salida en watts

Otras unidades frecuentemente usadas
1dBmv=20 log(Vo/1mv)

1dBm=10 log(Po/1mw)

1dBW=10 log (Po/1watt)

CONSIDERACIONES

La Atenuación es una expresión logarítmica de la relación entre Pi y Po, y una relación de 1/1 resulta en 0 dB.

Si la señal recibida es la mitad de la señal enviada la atenuación es de –3 dB.

En el caso de ser una cuarta parte la atenuación es –6 dB, etc.

Por ejemplo si la señal recibida es sólo 1/10 de la señal original, la perdida es de – 10 dB.
Este significa que si la señal enviada es de 1 V, la recibida será de 0,1 V.
OPERACIONES EN DECIBELIOS
El producto de dos cantidades se transforma en suma
la división de dos elementos se convierte en una resta
la potencia se calcula como un producto
la raiz n-esima se calcula como una división.

Características de uso de dB

Los decibeles son usados comúnmente porque:
La potencia de la señal muy a menudo decae logarítmicamente.

Pérdidas y ganancias en cascada pueden ser calculadas con simple s adiciones y sustracciones.


ejemplo 1
una señal viajando a través de un determinado medio de transmisión y su potencia se reduce a la mitad . significa que P2 = 1/2 P1. Calcular la atenuación al final de la transmisión.

SOLUCION: La atenuación ( pérdida de energía ) se calcula:
atenuación = 10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (0.5P1/P1) = 10 log10 (0.5) 
atenuación = 10(–0.3) = –3 dB

Ejemplo 2
Una señal atraviesa un amplificador y su potencia es aumentada diez veces. Encontrar la ganancia de potencia.

SOLUCION.- Esto significa que P2 = 10 *P1. En este caso, la amplificación (ganancia de potencia) es calculada como:
ganancia =10 log10 (P2/P1) = 10 log10 (10P1/P1) =
GANANCIA = 10 log10 (10) = 10 (1) = 10 dB

Ejemplo 3
Dada una potencia de entrada de 4 mw, calcular la potencia de salida si la ganancia es de 13 dB.
g = 10 *log(Po/4 mw) = 13 dB
g/10 = log (Po/4mw) = 13/10

1,3 = Log (Po/4) = = > Po/4 = 10E1,3

Po = 4* 10E(1,3)
Po = 79,8 mw

Ejemplo 4
Calcular la potencia resultante si: La señal viaja a lo largo de una distancia del punto 1 al punto 4. La señal es atenuada al alcanzar el punto 2 en 3 dB. Entre el punto 2 y 3, la señal es amplificada 7 dB. De nuevo, entre el punto 3 y 4, la señal es atenuada 3 dB.
Se pueden encontrar los decibeles resultantes para la señal solo con sumar los decibeles medidos entre cada conjunto de puntos.

La ganancia es g = -3 +7 - 3 = 1 dB

atenuacion en transmisión de datos

Atenuacion.- es la reducción de la energía de la señal conforme se propaga por el medio de transmision.
El término atenuación es fundamental al trabajar con redes. La atenuación se relaciona a la resistencia al flujo de electrones y la razón por la que una señal se degrada a medida que recorre el conducto.
La atenuación y la amplificación, también llamada Ganancia, se miden en decibeles (dB). (caída logarítmica)
Si denotamos P1 como la potencia de la señal transmitida y con P2 la potencia de la señal recibida, entonces
Atenuación = 10 log(p2/p1) (dB)
En atenuación la potencia de salida es menor que la potencia de entrada por tanto es un número negativo en decibelios.
consideraciones respecto a la atenuación:

1. La señal recibida debe tener la suficiente energía para que sea interpretada adecuadamente por el receptor.
2. Para que se interprete sin error la señal debe ser superior al ruido.
3. La energía de la señal decae con la distancia.
4. Ancho de banda efectivo del canal garantiza una caída menor de tres decibelios (50% de la potencia de la señal)
5. Los problemas se resuelven controlando la energía de la señal (amplificadores o repetidores).
6. La atenuación es función creciente de la frecuencia (importante con señales analógicas).
7. Se debe usar bobinas de carga o de equalizadores para que la ganancia sea horizontal.
8. (normalmente amplifican más las frecuencias altas que bajas).

CONDICIONES QUE CAUSAN ATENUACION
Características eléctricas del cable
materiales de construcción
Pérdidas debido a inserción y terminaciones imperfectas.
Reflejos por cambios de impedancia
Pérdidas mayores a mayor frecuencia
Temperatura. Incremento de un 0.4% por cada grado de incremento en categoría 5.
Humedad por cambio de impedancia.
Envejecimiento. cortos, roturas.

Modulaciones derivadas

Modulación Diferencial de Fase (DPSK)
Diferential Phase Shift Keying
Consiste en una variación de PSK.
Se toma el ángulo de fase del intervalo anterior como referencia para medir la fase de un intervalo de señal.
El cambio de fase se refiere a la transmisión del bit anterior en lugar de a una referencia absoluta

PSK en Cuadratura (QPSK),
Quadrature Phase Shift Keying
Uso más eficaz del espectro si por cada elemento de señalización se representa más de un bit
Con saltos de fase de /2 (90o)
Cada elemento representa dos bits
Se pueden usar 8 ángulo de fase e incluso amplitudes distintas
Un modem estándar de 9600 bps usa 12 ángulos, cuatro de los cuales tienen dos amplitudes

Modulación de Amplitud de Cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation)

Se emplea en los modems más rápidos. Consiste en una combinación de PSK y ASK,
Combina las variaciones de amplitud en referencia al momento de fase en que ocurren .
Se incluye más bits en los mismos hertz.
Se pueden enviar dos señales diferentes simultáneamente sobre una misma portadora.
Se utilizan dos réplicas de la portadora, una de ellas desfasada 90 respecto a la otra (en cuadratura)

Modulación Impulsos Codificados MIC (Pulse Code Modulation) (1)
Digitaliza señales de audio, las convierte en números binarios. Cada muestra es num. de 8 bits.
Si la señal sale a intervalos regulares a rapidez mayor que el doble de la componente de frecuencia más alta, estos contienen toda la información de la señal original (TEOREMA DEL MUESTREO)
Los datos de voz limitados ancho de banda de 4000 Hz. Se necesitan 8000 muestras / seg. (8 khz).A cada muestra se asigna un código digital.
Cuantificación
Error de cuantificación o ruido
Las aproximaciones suponen que es imposible recuperar exactamente la señal original
Un sistema de n bits proporciona 2n niveles
Muestras de 8 bits da 256 niveles (28 =256)
8000 muestras/seg. de 8 bits c/u son 64 kbps
Calidad comparable a la transmisión analógica

Modulación Delta (DM)
La entrada analógica se aproxima mediante una función escalera
Se mueve arriba o abajo un nivel  en cada intervalo de muestra, intentando asemejarse a la entrada analógica
Comportamiento binario: la subida se representa con un 1 y la bajada con un 0
Se necesita un bit por cada muestra
La precisión es mayor cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, si bien ello incrementa la velocidad de transmisión
PROBLEMAS EN LA DM.- Sobrecarga de pendiente, si la señal varía rápidamente el DM no puede seguir las variaciones
Ruido granular o de cuantificación. En ausencia se señal, o con variaciones muy pequeñas el DM está variando constantemente entre 0 y 1 generando un ruido que la señal analógica no tiene
DM es más sencillo que PCM pero tiene peor relación S/N

Modulación Digital

Información digital:
Se representa mediante los estados lógicos “0” y “1”
Niveles de Tensión:
2 niveles de tensión:- 1 bit asociado a cada nivel
4 niveles de tensión:- 2 bits asociados a cada nivel
Velocidad de Modulación:
Número de veces N/s que la señal cambia su valor (cambios de tensión)- se mide en baudios
Los datos digitales se pueden convertir en señal analógica: (ASK, FSK, PSK)






Modulación de Amplitud (ASK, Amplitud Shift Keying):
No puede ser USADA SOLA en comunicación de datos.
Es muy sensible a interferencias de ruido eléctrico que genera errores en datos recibidos.
Poco eficiente
Hasta 1200 bps en líneas de calidad telefónica
Usada en fibra óptica
Susceptible a repentinos cambios de ganancia



Modulación de Frecuencia (FSK, (Frequency Shift Keying)
Valores representados por diferentes frecuencias (próximas a la portadora)
Menos sensible a errores que ASK
Hasta 1200 bps en líneas de calidad telefónica
Transmisión por radio en HF (3-30 MHz)
En LAN en frecuencias superiores con cable coaxial
Se utiliza en modems de baja velocidad. Separando el ancho de banda total en dos bandas, los modems transmiten y reciben datos por el mismo canal simultáneamente. El módem que llama en modo de llamada y el módem que responde pasa al modo de respuesta por conmutación. F1>F2

Modulación de Fase (PSK, (Phase Shift Keying )
Codifican los datos (valores binarios) como cambios de fase (se desplaza) de la señal portadora.
la información se imprime digitalmente sobre la fase de la portadora para representar los símbolos lógicos "0" y "1").

Modulación de Datos1

3.- Técnicas de Modulación
Modulación
El concepto de modulación es primordial en el área de las comunicaciones.
Definición: Es el proceso de colocar información (intelligence signal) sobre una portadora (carrier) de alta frecuencia para su transmisión.
Cuando la señal es recibida la señal inteligente debe ser separada de la señal de alta frecuencia, a este proceso se le denomina de demodulación.
¿Porqué el proceso de modular?
¿Porqué no se puede transmitir la información directamente?
El espectro de la voz está en el rango de 20 a 5000 Hz
Si todos transmitieran directamente como ondas de radio habría un problema serio de interferencia entre todas las señales.
Otra limitación de la misma importancia sería la imposibilidad de transmitir esas bajas frecuencias ya que el requerimiento del tamaño de las antenas para efectuar la transmisión sería de algunos kilómetros de altura.