En el procesamiento de señales , el preénfasis es una técnica para proteger contra el ruido y las pérdidas anticipadas. La idea es aumentar (y por tanto distorsionar) el rango de frecuencia que es más susceptible al ruido y a la pérdida de antemano, de modo que después de un proceso ruidoso y con pérdidas (transmisión por cable, grabación en cinta...) se pueda recuperar más información de esa frecuencia. rango. La eliminación de la distorsión causada por el preénfasis se denomina desacentuación , lo que hace que la salida reproduzca con precisión la entrada original.
El énfasis se usa comúnmente en muchos lugares, desde transmisiones de FM ( mejora del preénfasis ) y discos de vinilo (por ejemplo, LP ) hasta PCI Express . Por ejemplo, se pueden enfatizar los componentes de la señal de alta frecuencia para producir un índice de modulación más igual para un espectro de frecuencia transmitido y, por lo tanto, una mejor relación señal-ruido para todo el rango de frecuencia .
En el procesamiento de señales de audio electrónicas , el preénfasis se refiere a un proceso del sistema diseñado para aumentar (dentro de una banda de frecuencia ) la magnitud de algunas frecuencias (generalmente más altas) con respecto a la magnitud de otras frecuencias (generalmente más bajas) con el fin de mejorar la calidad general. relación señal-ruido minimizando los efectos adversos de fenómenos tales como la distorsión de atenuación o la saturación de los medios de grabación en partes posteriores del sistema. La operación de espejo se llama desacentuación y el sistema en su conjunto se llama énfasis.
El preénfasis se logra con una red de preénfasis que es esencialmente un filtro calibrado . La respuesta de frecuencia se decide mediante constantes de tiempo especiales . La frecuencia de corte se puede calcular a partir de ese valor.
El preénfasis se utiliza comúnmente en telecomunicaciones , grabación de audio digital , corte de discos , transmisiones de radiodifusión en FM y en la visualización de espectrogramas de señales de voz. Un ejemplo de esto es la curva de ecualización RIAA en discos de vinilo de 33 y 45 rpm . Otro es el sistema de reducción de ruido Dolby que se utiliza con la cinta magnética.
El preénfasis se emplea en transmisores de modulación de frecuencia o modulación de fase para ecualizar la potencia de accionamiento de la señal moduladora en términos de relación de desviación . El proceso de demodulación del receptor incluye una red recíproca, llamada red de desénfasis, para restaurar la distribución de potencia de la señal original.
En telecomunicaciones, el deénfasis es el complemento del preénfasis, en el sistema antiruido llamado énfasis. La desacentuación es un proceso del sistema diseñado para disminuir (dentro de una banda de frecuencias) la magnitud de algunas frecuencias (generalmente más altas) con respecto a la magnitud de otras frecuencias (generalmente más bajas) con el fin de mejorar la relación señal-a-línea general. relación de ruido minimizando los efectos adversos de fenómenos tales como la distorsión de atenuación o la saturación de los medios de grabación en partes posteriores del sistema.
Constantes de tiempo especiales dictan la curva de respuesta de frecuencia , a partir de la cual se puede calcular la frecuencia de corte .
Aunque rara vez se utiliza, existe la capacidad de hacer énfasis estandarizado en la masterización de CD del Libro Rojo . Como los reproductores de CD se implementaron originalmente con convertidores asequibles de 14 bits, se incluyó una especificación de preénfasis para compensar el ruido de cuantificación . Después de que las economías de escala finalmente permitieron 16 bits completos, el ruido de cuantificación dejó de ser una preocupación, pero el énfasis siguió siendo una opción. El preénfasis se describe como un filtro de primer orden con una ganancia de 10 dB (a 20 dB/década) y constantes de tiempo de 50 μs y 15 μs. [1]
En la transmisión de datos en serie , el énfasis se utiliza para mejorar la calidad de la señal en la salida de un canal de comunicación . Al transmitir señales a altas velocidades de datos, el medio de transmisión puede introducir distorsiones, por lo que se utiliza énfasis para distorsionar la señal transmitida para corregir esta distorsión. Cuando se hace correctamente, esto produce una señal recibida que se parece más a la señal original o deseada, lo que permite el uso de velocidades de datos más altas o produce menos errores de bits. La mayoría de los canales del mundo real tienen una pérdida que aumenta con la frecuencia [2] : 6 (efectivamente, un filtro de paso bajo), por lo que el énfasis debe invertir este efecto (que funciona como un filtro de paso alto). [2] : 8 Esto hace que el énfasis sea una forma de ecualización , implementada en el lado de transmisión del canal.
El énfasis se puede implementar aumentando las frecuencias altas (preénfasis, aumentando la amplitud de los bits de transición) o atenuando las frecuencias bajas (desénfasis, reduciendo la amplitud de los bits que no son de transición). Ambos tienen el mismo efecto neto de producir una respuesta de frecuencia del sistema más plana; La desacentuación suele ser más conveniente en circuitos reales, ya que solo requiere atenuación en lugar de amplificación. [2] : 9 Los estándares de datos en serie conocidos, como PCI Express , SATA y SAS, requieren señales transmitidas para utilizar el énfasis.
Una implementación común de énfasis en SERDES [3] real es un ecualizador de alimentación directa (FFE) de 3 derivaciones: en lugar de activar el pin de salida directamente con el voltaje de salida deseado, el voltaje de salida real es una suma ponderada del valor de bit deseado. (cursor principal), el bit anterior (postcursor) y el siguiente bit a transmitir (precursor). [2] : 10,24 El coeficiente del cursor principal controla la amplitud nominal del bit y siempre es positivo (ya que un coeficiente negativo invertiría el valor del bit). El coeficiente del cursor elimina el ISI en el receptor causado por bits que aún no han llegado (por ejemplo, campos que se acoplan a través de meandros en una traza con retardo coincidente) y normalmente es cero o un valor negativo muy pequeño, ya que esto no suele ser una contribución importante a ISI total. El coeficiente posterior al cursor elimina el ISI en el receptor causado por el bit inmediatamente anterior y normalmente es un valor negativo mayor, [2] : 16 con canales con mayor pérdida que requieren un valor de derivación mayor. [4] Es posible un mayor número de derivaciones, pero aumentan la complejidad del circuito y tienden a producir rendimientos decrecientes [2] : 14, por lo que no se utilizan comúnmente.
Los efectos del énfasis en una señal se pueden ver claramente en el patrón ocular . En la siguiente demostración, consideramos un patrón de prueba PRBS-31 de 10,3125 Gbps con modulación NRZ , típico para probar Ethernet de 10 Gigabit . El canal tiene una pérdida de inserción de aproximadamente 2 dB en la fundamental, 3 dB en el segundo armónico y 4 dB en el tercero. El objetivo es lograr una respuesta de canal bien ecualizada en la que el ojo esté abierto al máximo sin sobrepasarse excesivamente . Una ecualización excesiva puede empeorar la inquietud, aumentar el exceso y provocar que los ojos estén menos abiertos que una señal correctamente ecualizada. [5]
Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de MIL-STD-188 ).