CIRCUITOS DE PRE-ENFASIS Y DEENFASIS.
Con el fin de mejorar el desempeño total de un sistema debemos o btener una respuesta plana para todo el rango de frec uencias de la señal mensaje. La forma par a implementar esto es mediante el uso de tecnicas de filtro de pre-enfasis y de-enfasis. El objetivo principal de colocar circuitos de pre-e nfasis y de-enfasis consiste en diseñar un sistema que se comporte como un modulador-demodulador de frecuencia (FM) para las bandas a baja frecuencia (graves) de la señal me nsaje y, actuar como un par modulador-demodulador de fase (PM) para las bandas a alta frecuencia (agudos) de la señal mensaje. Una red de preénfasis preé nfasis es un filtro de pasa altos ( es decir un diferenciador ) y una red de deénfasis es un filtro de pasa bajos (un integrador).
El hecho de que la interferencia en FM es mayor mientras crece la frecuencia de la señal que interfiere, sugiere un método de mejorar su comportamiento. Si atenuamos las altas frecuencias después de detectar, la interferencia de alta frecuencia (que es la más fastidiosa) disminuye; pero evidentemente esto también atenúa las altas frecuencias del mensaje. Por lo tanto, y para que este método tenga sentido, debemos acentuar estas componentes del mensaje antes de transmitir y acentuarlas en la m isma cantidad que después van a perder. El triangulo de ruido explicado anteriormente muestra que con F m, se exige una distribución uniforme del ruido. El mismo en las frecuencias de las señal modulante superiores, es inherente mayor en amplitud que el ruido en las frecuencias inferiores. Esto incluye la interferencia de frecuencia única y ruido térmico. Por lo tanto para las señales de información con un nivel de señal uniforme, se produce una relación señal ruido no uniforme y las frecue ncias
de la señal modulante mayores tienen una relación señal a ruido más bajo que las frecuencias inferiores.
Circutos de pre-enfasis:
El preénfasis es el incremento del nivel de altas frecuencias de audio en proporción directa al aumento de amplitud del ruido en dichas frecuencias, antes de la modulación, con el fin de mantener una relación constante a través de toda la banda de transmisión.
Especialmente la red de preénfasis permite que las señales modulantes de alta frecuencia modulen la portadora a un nivel más alto y, por lo tanto, causen más desviación de frecuencia que la que sus amplitudes originales hubiesen producido. Las señales de alta frecuencia se propagan por el sistema a un nivel elevado (desviación de frec uencia incrementada), de moduladas y, después, restauradas a sus proporciones de amplitud originales.
Filtros paso alto (diferenciador) pre-enfasis:
Los filtros Paso alto permiten solamente el paso de las frecuencias por encima de una frecuencia en particular llamada frecuencia de cor te (Fc) y atenúa las frecuencias por debajo de esta frecuencia. Como la frecuencia por debajo del punto de corte se reduce, esta atenuación, definida en db por octava, se incrementa. El filtro paso alto es un circuito RC en serie en el e l cual la salida es la caída de tensión en la resistencia.
Si se estudia este c ircuito con componentes ideales para frecuencias muy bajas -continua por ejemplo- se tiene que el e l condensador se comporta como un circuito abierto, por lo que no dejará pasar la corriente a la resistencia, y su diferencia de tensión será cero. Para una frecuencia muy alta, idealmente infinita, el condensador se comportará como un circuito cerrado, es decir, como si no estuviera, por lo que la caída de tensión de la resistencia será la m isma tensión de entrada, lo que significa que dejaría pasar toda la señal. Por otra parte, el desfase e ntre la señal de entrada y la de salida si que varía, co mo puede verse en la imagen. El producto de resistencia por condensador (R×C) es la c onstante de tiempo, cuyo recíproco es la frecuencia de corte, es decir, donde el módulo de la respuesta en frecuencia baja 3dB respecto a la zona pasante:
. Las curvas de respuesta de frecuencia correspondientes se muestran en la parte de la figura. Una red de preénfasis le proporciona un incremento constante en la amplitud de la señal modulante con un incremento en la frecuencia con FM, se logran aproximadamente 12dB de mejoría en el rendimiento del ruido utilizando preénfasis y deénfasis.
Circuitos de-enfasis:
Al contrario de enfasis, los circuitos de-enfasis consisten en la atenuacion de la señal proveniente de un transmisor de audio fm para asi poder ser amplificada y trabajada a una frecuencia estable y bien definida como se estudia naturalmente las señales Fm de transmision. Son utilizadas para compensar el aumento de las señales de alta frecuencia que provienen de un circuito transmisor con enfasis, estas señales son atenuadas o des enfatizadas en el recepto r después que se ha realizado la demodulación. De-énfasis es el r eciproco de preénfasis, y por lo tanto una red de de énfasis restaura las características originales de amplitud vs frecuencia a las señales de información.
Filtros paso bajos (integrador) de-enfasis:
El filtro paso bajo permite sólo el paso de frecuencias por debajo de una frec uencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caj a negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia serán co nsiderados un filtro de cierto tipo.
En particular la función de transferencia de un filtro pasa bajo de primer orden corresponde a:
La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de paso, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda de atenuación.
Como vemos los circuitos de preenfasis y deenfasis son llamados circuitos paso bajos y circuitos paso altos, Las caracteristicas de los filtros de pre y de enfasis dependeran de la densidad espectral de la señal mensaje (musica o voz). En los sistemas actuales comerciales, los filtros tienen un parametro ya establecido dependiendo de la zona y el ruido, para Europa su valor es de 50ms aproximadamente, mientras que para latino-america su valor es aproximado a 7 5ms. La implementacion se hace con circuitos RC de filtros, y su frecuencia de cor te viene dada y puede ser configurada por la siguiente e cuacion.
La relacion señal vs ruido caracteristica importante al tr ansmitir una señal FM y para la cual los circuitos paso bajo y paso alto, c umplen una funcion principal, podemos notar como la señal con el circuito pre-enfasis puede alterar sus componentes en alta frecuencia, para volverlos a su estado natural es utilizado en deenfasis. La respuesta de frecuencia total de estos dos filtros es constante o plana dentro del ancho de banda del mensaje B.
Podemos decir que no todo circuito paso bajo o paso alto es un circuito de preenfasis o deenfasis en realidad son utilizados en cantidad de aplicaciones, pero cuando son para transmision de señales son denominados de esa forma, para aumentar la amplitud de la señal, y asi mejorar su comparacion señal-ruido, o señal-amplitud, para asi sea mas estable y no sufra de distorsion al ser elevada a altas frecuencias.
