Fundamentos de Medición y Calidad de Señal: dBm, ROE y Ruido en Sistemas Electrónicos

Unidades de Medida de Potencia y Tensión: dBm, dBµV, dBW y dBmV

Comprender las unidades de medida logarítmicas es fundamental en electrónica y telecomunicaciones. A continuación, se detallan sus aplicaciones principales:

• dBm: Se utiliza generalmente en dispositivos de potencia elevada (emisores y semiemisores).
• dBW: Se emplea para definir la densidad de potencia de la huella de un satélite.
• dBµV: Se usa en dispositivos con tensión de salida reducida, por debajo de 130 µV, como los dispositivos de antena.
• dBmV: Se utiliza con menor frecuencia que el dBµV y se emplea para especificar la sensibilidad de entrada de los receptores en equipos CATV.

La ROE (Relación de Onda Estacionaria)

La ROE se define como la relación entre la impedancia de carga normalizada y la impedancia del generador, siendo una magnitud adimensional.

Fórmulas de la ROE:

ROE = ZL / Zo

ROE (dB) = 10 log (ZL / Zo)

Este parámetro está relacionado con tres conceptos clave:

• Eficiencia en la transmisión de energía (y las perturbaciones electromagnéticas asociadas).
• Desadaptación entre el generador y la carga.
• Aparición de ondas reflejadas.

¿Qué significa la ROE?

Indica qué proporción de energía se refleja desde la carga hacia la fuente:

• Si ZL = Zo: ROE = 1 (ROE(dB) = 0). Indica una adaptación perfecta, sin onda reflejada.
• Si ZL = 0: ROE = 0 (ROE(dB) = infinito). Toda la energía transmitida se refleja.

La ROE es una relación de impedancias. Para convertirla en una relación de potencias reflejada/incidente (Pr/Pi):

Pr / Pi = 0.1 (10%), lo que implica Pr = 0.1 * Pi.

Esto significa que Pr es el 10% de la potencia incidente, es decir, el 10% de la señal se refleja.

Ruido y Distorsión en Sistemas Electrónicos

En cualquier sistema electrónico, se producen fluctuaciones en la energía que lo atraviesa. Estas fluctuaciones tienen su reflejo en el dominio de la frecuencia y pueden generar interferencias en la señal de datos y, consecuentemente, en las ondas electromagnéticas. Todo esto resulta en un deterioro de la señal de información, afectando la calidad de la comunicación.

Tipos de Ruido

• Ruido térmico: Presente en todos los circuitos electrónicos, es producido principalmente por el movimiento aleatorio de los electrones en conductores y semiconductores.
• Ruido de antena: Es el ruido captado por una antena debido a radiaciones electromagnéticas aleatorias. Su intensidad depende de la frecuencia, las condiciones atmosféricas y la orientación del elemento captador.
• Ruido en semiconductores: En los semiconductores, presentes en casi todos los circuitos, se manifiestan varios tipos de ruido:
  • Ruido impulsivo: Producido por los cambios de portadores de carga en el semiconductor.
  • Ruido de exceso (flicker noise): Causado por trampas que capturan y liberan portadores de carga.

Distorsión

La distorsión es la deformación que sufre una señal tras su paso por un sistema, alterando su forma de onda original.