Conceptos Clave de Telecomunicaciones: Ancho de Banda, Modulación y Ruido

Ancho de Banda y Capacidad de Información

El ancho de banda se define como la diferencia entre la frecuencia más alta y la más baja de una señal de información. La capacidad de información, por otro lado, es una medida de la cantidad de información que se puede transferir en un sistema durante un período de tiempo determinado. La relación entre estos dos conceptos se establece en la ley de Hartley, que se puede expresar matemáticamente como:

I.α.β.t

Donde I representa la capacidad de información, β el ancho de banda y t el tiempo.

Coeficiente y Porcentaje de Modulación

En la modulación de amplitud (AM), el coeficiente de modulación es un término que describe la cantidad de cambio de amplitud presente en una forma de onda AM. El porcentaje de modulación es simplemente el coeficiente de modulación expresado como un porcentaje. En términos más precisos, el porcentaje de modulación indica el cambio porcentual en la amplitud de la onda de salida cuando una señal moduladora actúa sobre la portadora.

Las fórmulas para calcular el coeficiente de modulación (m) y el porcentaje de modulación (M) son las siguientes:

• m = Em / Ec
• M = (Em / Ec) * 100

Donde:

• m = coeficiente de modulación (adimensional)
• Em = cambio máximo de amplitud de la forma de onda de voltaje de salida (volts)
• Ec = amplitud máxima del voltaje de la portadora no modulada (volts)

También se pueden expresar Em y Ec en términos de los voltajes máximo (Vmáx) y mínimo (Vmín) de la onda modulada:

• Em = (1/2) * (Vmáx - Vmín)
• Ec = (1/2) * (Vmáx + Vmín)

Las amplitudes de las frecuencias laterales superior (Efls) e inferior (Efli) son iguales y se pueden calcular como:

• Efls = Efli = Efl
• Efl = (1/4) * (Vmáx - Vmín) = Em / 2

Tipos de Ruido en Telecomunicaciones

El ruido en telecomunicaciones se refiere a cualquier señal no deseada que interfiere con la señal de información. Se puede clasificar en dos categorías principales: ruido externo y ruido interno.

Ruido Externo

El ruido externo se genera fuera del dispositivo o circuito. Existen tres fuentes principales de ruido externo:

• Ruido atmosférico: Se origina por perturbaciones eléctricas naturales en la atmósfera terrestre.
• Ruido extraterrestre: Consiste en señales eléctricas que se originan fuera de la atmósfera de la Tierra, también conocido como ruido del espacio profundo.
• Ruido producido por el hombre: Tiene naturaleza de pulsos y contiene una amplia gama de frecuencias que se propagan por el espacio de manera similar a las ondas de radio.

Ruido Interno

El ruido interno es la interferencia eléctrica generada dentro de un dispositivo o circuito. Hay tres tipos principales de ruido interno:

• Ruido de disparo: Causado por la llegada aleatoria de portadores (agujeros y electrones) al elemento de salida de un dispositivo electrónico, como un diodo o un transistor.
• Ruido de tiempo de tránsito: Se produce por cualquier modificación en la corriente de portadores cuando pasan de la entrada a la salida de un dispositivo, como del emisor al colector en un transistor.
• Ruido térmico: Asociado con el movimiento rápido y aleatorio de los electrones dentro de un conductor, causado por la agitación térmica.

La potencia del ruido térmico (N) se puede expresar matemáticamente como:

N = KTB

Donde:

• N = potencia del ruido (watts)
• B = ancho de banda (hertz)
• K = constante de proporcionalidad de Boltzmann (1.38 x 10^-23 joules por grado Kelvin)
• T = temperatura absoluta, en grados Kelvin (la temperatura ambiente es 17°C o 290°K)