DISTORSIÓN Es cualquier cambio en una señal que altera su forma de onda básica (en el dominio del tiempo) o bien, altera la relación entre sus componentes espectrales (domino de la frecuencia). La distorsión puede ser del tipo lineal o del tipo no lineal

Sucede cuando el sistema no responde correctamente ante la señal y por ello ésta sufre alteraciones. Dicho en otras palabras es la deformación de la señal a causa de elementos del sistema de comunicación.

Clasificación de la distorsión

DISTORSIÓN LINEALLa distorsión lineal es aquella que no modifica las componentes espectrales de la señal sobre la que se aplica; esto es, la banda ocupada por la señal es la misma con y sin distorsión.Son ocasionadas por la limitación o deformación de la banda de paso del sistema de transmisión y afectan a la respuesta amplitud/frecuencia y fase/frecuencia.

Vemos aquí que podrá haber dos tipos de distorsión lineal:

• De amplitud : Para que no exista, el módulo debe ser constante, es decir, de la forma |H(f)| = K.• De fase : Para que no exista, la fase debe ser cero o en todo caso lineal. Si

∠H(f) es lineal, la distorsión en fase se traduce en un retraso puro de la señal, lo cual es admisible en la mayoría de aplicaciones; en este caso particular se habla en ocasiones de distorsión de retardo.

LAS DISTORSIONES LINEALES MÁS SIGNIFICATIVAS SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN EL SIGUIENTE GRAFICO. 

Distorsiones de señales de larga duración Este tipo de distorsión suele producir oscilaciones

amortiguadas de muy baja frecuencia. Para poder observar este tipo de distorsión se utiliza una señal de pruebas que dura un campo y esta formada por líneas de color blanco durante medio campo y líneas de color negro durante el otro medio campo. Distorsiones de señales con la duración de una trama

Este tipo de distorsión es equivalente a la distorsión que se produce en señales de larga duración pero fijando el periodo de la señal a una trama. Para observar este tipo de distorsión se emplea la misma señal de pruebas que en el caso anterior de señales de larga duración pero acotándolas a la duración de una trama.

Distorsión de señales de corta duración Este tipo de distorsiones se dan determinadas por la

frecuencia de corte del sistema de televisión. Para medir este tipo de distorsión se emplea una barra de luminancia de 10µs y el impulso 2T. Ambas señales se encuentran en la línea 17.

Distorsiones de señales con la duración de una línea. Para medir esta clase de distorsiones se emplea la barra

de 10µs de la línea Test 17 y para medir esta distorsión habrá que observar la inclinación de la barra de luminancia.

DISTORSIÓN NO LINEAL.

La distorsión no lineal es aquella que genera componentes de frecuenciasnuevas que no existían en la señal original.Sabemos que el origen de la distorsión radica en la utilización de dispositivosno lineales. Las técnicas de análisis comunes, como el modelado de pequeñaseñal, son ineficaces a la hora de caracterizar la distorsión introducida por undispositivo, debido a que implican una linealización de su funcióncaracterística.

Las distorsiones no lineales se deben a la falta de linealidad de las características de transferencia amplitud/amplitud y amplitud/fase de los elementos activos que se encuentran en la transmisión y recepción de los sistemas de televisión.

DISTORSIÓN NO LINEAL ARMÓNICA Cuando el voltaje o la corriente de un sistema eléctrico tienen deformaciones con respecto a la forma de onda senoidal, se dice que la señal está distorsionada. La distorsión puede deberse a: Fenómenos transitorios tales como arranque de motores, conmutación de capacitores, efectos de tormentas o fallas por cortocircuito entre otras. Condiciones permanentes que están relacionadas con armónicas de estado estable. En los sistemas eléctricos es común encontrar que las señales tendrán una cierta distorsión que cuando es baja, no ocasiona problemas en la operación de equipos y dispositivos. Existen normas que establecen los límites permisibles de distorsión, dependiendo de la tensión de operación y de su influencia en el sistema.

DISTORSIÓN POR INTERMODULACIÓN O IMD

• Cuando dos o mas señales se mezclan en un circuito, se produce la distorsión de intermodulación o IMD (Inter Modulation Distortion). Igual que hemos dicho que la distorsión armónica puede sonar agradable en determinados casos, la IMD no resulta agradable al oído nunca, precisamente porque las frecuencias que genera no tienen una relación armónica con la señal original. Para entender la intermodulación vamos a suponer que introducimos dos señales  de distinta frecuencia en un amplificador, si el diseño electrónico no lo evita una señal va a modular la frecuencia de la otra, y viceversa.

Las distorsiones no lineales mas significativas se pueden clasificar según el siguiente grafico.

CAPACIDAD DE CANAL

• Canal de comunicación: Los medios de transmisión se caracterizan por tener un límite en la velocidad de transmisión de la información, a partir de la cual la cantidad de errores que introducen es demasiado elevada.

• Capacidad de canal: Se llama capacidad de un canal a la velocidad, expresada en bps ( bits por segundo), a la que se pueden transmitir los datos en un canal o ruta de comunicación.

Velocidad de

Transmisión (bps)

Ancho de Banda(Hz)

El Ruido Tasa de Errores

4 conceptos relacionados entre sí

La velocidad de transmisión es la relación entre la información transmitida a través de una red de comunicaciones y el tiempo empleado para ello. Medido en Bit por segundos

Es la medida de datos y recursos de comunicación disponible o consumida expresados en bit/s o múltiplos de él

Toda señal no deseada que se mezcla con la

señal útil que se quiere

transmitir.

Es el número de bits recibidos de

forma incorrecta respecto al total de

bits enviados durante un intervalo

especificado de tiempo

CAPACIDAD DE UN CANALSe llama capacidad de un canal a la velocidad, expresada en bps ( bits por segundo), a la que se pueden transmitir los datos en un canal o ruta de comunicación

Las limitaciones en el ancho de banda surgen de las propiedades físicas de los medios de transmisión o por limitaciones que se imponen deliberadamente en el transmisor para prevenir interferencia con otras fuentes que comparten el mismo medio.

Cuanto mayor es el ancho de banda mayor el costo del canal.Lo deseable es conseguir la mayor velocidad posible dado un ancho de banda limitado, no superando la tasa de errores permitida .El Mayor inconveniente para conseguir esto es el RUIDO.

TEOREMA DE NYQUIST

• Afirma que cuando se muestrea un señal, la frecuencia de muestreo debe ser mayor que 2 veces el ancho de banda de la señal de entrada, para poder reconstruir la señal original a partir de las muestras.

ANCHO DE BANDA DE NYQUIST

Nyquist supuso en su teorema un canal exento de ruido ( ideal)

Por lo tanto la limitación de la velocidad de transmisión permitida en el canal, es la impuesta exclusivamente por el ancho de banda del canal.

ANCHO DE BANDA DE NYQUIST

El teorema de Nyquist establece que:

La velocidad máxima de transmisión en bits por segundo para un canal ( sin ruido) con ancho de banda B (Hz) es:

C=2B log MDonde :M= niveles de la señalSi M=2 entonces log (2)=1, por lo tanto:

C=2B

ANCHO DE BANDA DE NYQUIST

Ejemplo:

Si suponemos que un canal de voz con un ancho de banda de 3100 Hz se utiliza con un modem para transmitir datos digitales ( 2 niveles).

la capacidad C del canal es 2B= 6200 bps.

Si se usan señales de más de 2 niveles; es decir, cada elemento de señal puede representar a más de 2 bits, por ejemplo si se usa una señal con cuatro niveles de tensión, cada elemento de dicha señal podrá representar dos bits (dibits).

aplicando la fórmula de Nyquist tendremos:C=2 B log (4)= 2 (3100) (2)=12,400 bps

SHANNON - HARTLEY

0.5 seg

Velocidad 600 bps

Ruido impulsivo con duración de 0.5 seg

Velocidad 1200 bps

Se pierden 300 bits

Se pierden 600 bits

Dado un nivel de ruido, cuanto mayor es la velocidad de transmisión mayor es la tasa de errores

SHANNON - HARTLEY

• El teorema de Shannon establece que:

C = B log (1+S/N)

Donde:C=capacidad teórica máxima en bpsB=ancho de banda del canal Hz.S/N=relacion de señal a ruido, S y N dados en watts.

2

SHANNON - HARTLEYEjemplo:

Supóngase que el espectro de un canal está situado entre 3Mhz y 4 Mhz y que la SNR es de 24 dB.

B=4Mhz- 3Mhz=1MhzSNR=24 dB =10 log (SNR)=251

Usando la fórmula de Shannon se tiene que :

C= 10 log (1+251)= 8 Mbps

Este es un límite teórico dificil de alcanzar.Según Nyquist para alcanzar este límite ¿ Cuántos

niveles serán requeridos ?C= 2 B log M=8x10 = 2x10 x log M4= log M entonces M=16 niveles

10

26

26

2

6

2

SHANNON - HARTLEY

Para un nivel de ruido dado, podría parecer que la velocidad de transmisión se puede aumentar incrementando tanto la energía de la señal como el ancho de banda .

Sin embargo, al aumentar la energía de la señal, también lo hacen las no linealidades del sistema dando lugar a un aumento en el ruido de intermodulación .

Ya que el ruido se ha supuesto blanco, cuanto mayor sea el ancho de banda, más ruido se introducirá al sistema. Por lo tanto , cuando aumenta B , disminuye SNR