2019/07/23

Teleco in a nutshell v5.0: Amplificadores y filtros

¡Muy buenas!

En el último post estuvimos hablando sobre el ruido y la importancia de la relación entre la potencia de la señal y el ruido recogidos por un receptor. Pues bien, en este post hablaremos sobre las dos grandes armas que tenemos para combatir al ruido: los amplificadores y los filtros.

Los amplificadores son equipos electrónicos que aumentan la potencia (recordemos, el cuadrado de la amplitud) de una señal. Debemos tener en cuenta que un amplificador no entiende de frecuencias: toda aquella señal que entre al amplificador (sea deseada o ruido) sale amplificada, sea cual sea su forma de onda o frecuencia. Únicamente hay que tener en cuenta una limitación llamada tensión de saturación de salida, que es la máxima amplitud de salida que puede ofrecer el amplificador (algo menos que la tensión de alimentación que tenga).

Amplificador con saturación en 15V. Función de amplificación (izqda.) y ejemplo de entrada y salida del amplificador (dcha.) [Quora]

En la imagen anterior podemos ver un amplificador con una saturación de 15V. Si nos fijamos en la parte de la izquierda, podemos ver la función de amplificación, que indica la tensión de salida (eje vertical) en función de la señal de entrada (eje horizontal). Vemos que el amplificador funciona de forma lineal, es decir, que la señal de salida es la misma que la de entrada con una cierta ganancia; pero hasta cierto punto, el de saturación. Con señales de entrada mayores, su salida (que debería ser mayor a 15V) no aumenta más, provocando un corte de la forma de la señal tal y como podemos ver en la parte derecha de la figura.

Como ya hemos dicho, los amplificadores afectan a toda la señal indiscriminadamente, por tanto, es imprescindible usar también filtros, que son exactamente lo contrario a los amplificadores: elementos electrónicos que disminuyen la potencia de la señal únicamente en algunas frecuencias.

Existen diversos tipos de filtros en función de su diseño electrónico. pero los más importantes son tres: 
  • Filtro paso bajo: Disminuyen la potencia de la señal a partir de una cierta frecuencia. Las frecuencias inferiores no son afectadas.
  • Filtro paso alto: Disminuyen la potencia de la señal hasta una cierta frecuencia. Las frecuencias superiores no son afectadas.
  • Filtro paso banda: Disminuyen la potencia de la señal hasta una cierta frecuencia y a partir de otra. Las frecuencias intermedias no son afectadas.
Filtros paso bajo, paso alto y paso banda [Wikipedia]
Pues bien, con estos dos componentes electrónicos podremos conseguir (mediante un correcto diseño de los equipos) una buena señal con el mínimo ruido posible. Sin embargo, hay un tercer elemento de gran ayuda a la hora de obtener un buen SNR, exclusivo para señales digitales: los regeneradores.

En el caso de las señales digitales se juega con la ventaja de que tiene unos valores de amplitud finitos (al ser una señal cuadrada). Por tanto, si esta señal se mezcla con ruido, es relativamente sencillo regenerarla, ya que únicamente hay que intentar discernir cuál de los posibles valores de esa señal cuadrada original está teniendo esa señal ruidosa. 
Funcionamiento del regenerador para recuperar una señal digital de baja calidad [Wikipedia]
¡Pues hasta aquí por hoy! En el siguiente post nos alejaremos un poco de tan bajo nivel, hablando de ondas y componentes electrónicos; y pasaremos a hablar del espectro radioeléctrico (¿y por qué me toca resintonizar la tele por enésima vez?)

¡Muchas gracias por leernos! ¡Hasta el próximo post! 

Y si os habéis quedado con ganas de más:
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