Distorsión en Medios de Transmisión de Señales

Las comunicaciones se basan en el envío de información a través de medios de transmisión. Dicho concepto, el «medio de transmisión», debe entenderse en sentido amplio. Por «medio de transmisión» se hace referencia al espacio (o al componente electrónico) que separa dos puntos cualesquiera. Tanto un cable entre dos dispositivos. Como una pequeña pista que une dos elementos en un circuito impreso electrónico. O incluso el espacio que separa dos antenas alejadas miles de kilómetros.

En práctica, a nivel físico, la información que se envía en el medio de transmisión se reduce a parámetros eléctricos (tensión, corriente, potencia, campo eléctrico o magnético…). De forma genérica, a todos estos parámetros que transportan información se les denomina «señales». Así se establece el vínculo que conforma la teoría de los medios de transmisión de señales.

En esta sección se analiza la distorsión producida por los medios de transmisión con la siguiente perspectiva. En primer lugar se explican de forma básica los componentes que conforman las señales. A continuación se clasifican los efectos de los medios de transmisión sobre dichos componentes. Finalmente, y de forma individual, se profundiza en cada uno de estos posibles efectos.

Componentes de una Señal

En general, las señales se pueden descomponer en una suma de tonos, cada uno son su amplitud A, frecuencia f, y fase \varphi . Como ejemplo, la expresión matemática de una señal s(t) compuesta por dos componentes, a(t) y b(t), quedaría así:

\begin{equation} s(t) = \underbrace{A_1\cos(2{\pi}f_1t +\varphi_1 ) }_{\text{a(t)}} \, + \,\underbrace{A_2\cos(2{\pi}f_2t +\varphi_2 ) }_{\text{b(t)}} \end{equation}

Ejemplo de señal compuesta por dos tonos que pueden ser afectados de distinta forma por el medio de transmisión
Ejemplo de señal s(t) compuesta por dos tonos (A_1 = 1 , f_1 = 2 , \varphi_1 = 3{\pi}/4 ; A_2 = 1 , f_2 = 1 , \varphi_2 = {\pi}/4)

Perturbaciones producidas por Medios de Transmisión

Los medios de transmisión pueden producir diferentes efectos y perturbaciones sobre la señal s(t). Dichos efectos se pueden clasificar en función del parámetro al que afectan directamente: amplitud, frecuencia o fase de los tonos individuales que componen la señal.

Por otra parte, se dice que una señal ha sufrido distorsión en el medio de transmisión cuando cambia su «aspecto» con respecto a la señal original. Dicho fenómeno se produce cuando los efectos sobre amplitud y/o fase y/o frecuencia de los tonos individuales no son uniformes. Por el contario, una señal transmitida y no distorsionada mantiene el mismo «aspecto» que la señal original. En este último caso, los efectos sobre amplitud y/o fase y/o frecuencia de los tonos individuales sí que son uniformes

Combinando ambos conceptos, la siguiente tabla realiza una clasificación de los efectos de los medios de transmisión:

Parámetro Efectos sin DistorsiónEfectos con Distorsión
AMPLITUD Atenuación / GananciaDistorsión en Amplitud
FRECUENCIATransmisión LinealTransmisión No Lineal
FASERetardoDispersión
Clasificación de posibles efectos de un medio de transmisión sobre las componentes individuales de una señal.

Tener en cuenta que esta clasificación no es rígida. Un medio de transmisión, o un componente, puede producir cualquier combinación de los efectos presentados.

Además, hay que tener en cuenta que rara vez un medio es totalmente inocuo con respecto a cualquier parámetro. En general, al hablar de casos sin distorsión, se hace referencia a situaciones donde la distorsión es tan pequeña que se puede despreciar.

Finalmente hay que indicar que el ruido, en la práctica, siempre está presente de una u otra forma en cualquier componente o transmisión. El ruido siempre genera distorsión, aunque, si es lo suficientemente pequeño, también se puede despreciar.

Resumen de Efectos de los Medios de Transmisión

Cada uno de los casos de la tabla se explicará con más detalle más adelante. Resumiendo, la tabla se podría sintetizar así:

  • Amplitud: Si la transmisión produce la misma ganancia/atenuación de la amplitud en todas las frecuencias, la señal resultante puede mantener su aspecto original. Por el contrario, la señal será distorsionada si hay al menos dos componentes frecuenciales que sean sometidas a distinta ganancia/atenuación.
  • Frecuencia: Si el medio es lineal, las frecuencias que se obtienen en la salida son las mismas que a la entrada. Por el contrario, un medio no lineal genera frecuencias adicionales en la señal de salida, produciendo distorsión.
  • Fase: Si el medio es no dispersivo, todos los tonos sufren el mismo retardo temporal. Sin embargo, en un medio dispersivo algunas frecuencias se retrasan respecto de otras, distorsionando la señal.

A continuación se explican individualmente cada una de las perturbaciones mostradas en la tabla.


Distorsión en Amplitud =>