En el procesamiento de señales , el preénfasis es una técnica de protección contra el ruido y la pérdida previstos. La idea es potenciar (y, por lo tanto, distorsionar) el rango de frecuencias que es más susceptible al ruido y la pérdida de antemano, de modo que después de un proceso ruidoso y con pérdidas (transmisión por cable, grabación en cinta, etc.) se pueda recuperar más información de ese rango de frecuencias. La eliminación de la distorsión causada por el preénfasis se denomina deénfasis , y hace que la salida reproduzca con precisión la entrada original.
El énfasis se utiliza habitualmente en muchos ámbitos, desde la radiodifusión FM ( mejora del preénfasis ) y los discos de vinilo (por ejemplo, LP ) hasta PCI Express . Por ejemplo, los componentes de señal de alta frecuencia se pueden enfatizar para producir un índice de modulación más uniforme para un espectro de frecuencias transmitido y, por lo tanto, una mejor relación señal-ruido para todo el rango de frecuencias .
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 (normalmente más altas) con respecto a la magnitud de otras frecuencias (normalmente más bajas) con el fin de mejorar la relación señal-ruido general al minimizar los efectos adversos de fenómenos como la distorsión por atenuación o la saturación de los medios de grabación en partes posteriores del sistema. La operación de espejo se denomina deénfasis y el sistema en su conjunto se denomina énfasis.
El preénfasis se logra con una red de preénfasis que es esencialmente un filtro calibrado . La respuesta de frecuencia se determina mediante constantes de tiempo especiales . La frecuencia de corte se puede calcular a partir de ese valor.
El preénfasis se utiliza habitualmente en telecomunicaciones , grabación de audio digital , corte de discos , transmisiones de radiodifusión 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 rpm y 45 rpm . Otro es el sistema de reducción de ruido Dolby que se utiliza con cinta magnética.
El preénfasis se emplea en transmisores de modulación de frecuencia o modulación de fase para igualar la potencia de accionamiento de la señal moduladora en términos de relación de desviación . El proceso de demodulación del receptor incluye una red recíproca, denominada red de deénfasis, para restablecer la distribución de potencia de la señal original.
En telecomunicaciones, la de-énfasis es el complemento de la pre-énfasis, en el sistema anti-ruido llamado énfasis. La de-énfasis es un proceso del sistema diseñado para disminuir (dentro de una banda de frecuencias), la magnitud de algunas frecuencias (normalmente más altas) con respecto a la magnitud de otras frecuencias (normalmente más bajas) con el fin de mejorar la relación señal-ruido general al minimizar los efectos adversos de fenómenos tales como la distorsión de atenuación o la saturación de los medios de grabación en partes posteriores del sistema.
Las constantes de tiempo especiales determinan 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 posibilidad de aplicar énfasis estandarizado en la masterización de CD de Red Book . Como los reproductores de CD se implementaron originalmente con convertidores de 14 bits asequibles, se incluyó una especificación para el preénfasis para compensar el ruido de cuantificación . Después de que las economías de escala finalmente permitieran los 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 el énfasis se utiliza 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 producir menos errores de bit. 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 (funcionando 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 ya sea potenciando las frecuencias altas (preénfasis, aumentando la amplitud de los bits de transición) o atenuando las frecuencias bajas (deénfasis, 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; el deénfasis suele ser más conveniente de hacer en circuitos reales, ya que solo requiere atenuación en lugar de amplificación. [2] : 9 Los estándares de datos en serie bien conocidos, como PCI Express , SATA y SAS, requieren que las señales transmitidas utilicen el deénfasis.
Una implementación común del énfasis en SERDES real [3] es un ecualizador de avance de 3 tomas (FFE): en lugar de controlar el pin de salida con el voltaje de salida deseado directamente, el voltaje de salida real es una suma ponderada del valor de bit deseado (cursor principal), el bit anterior (cursor posterior) y el siguiente bit a transmitir (cursor anterior). [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 anterior elimina la ISI en el receptor causada por bits que aún no han llegado (por ejemplo, campos acoplados a través de meandros en un rastro coincidente con el retardo) y normalmente es cero o un valor negativo muy pequeño, ya que a menudo no es una contribución importante a la ISI total. El coeficiente del cursor posterior elimina la ISI en el receptor causada por el bit inmediatamente anterior y normalmente es un valor negativo mayor, [2] : 16 con canales con más pérdidas que requieren un valor de toma mayor. [4] Es posible utilizar un mayor número de tomas, pero esto aumenta la complejidad del circuito y tiende a generar 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 de ojo . 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 el 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 un sobreimpulso excesivo . La ecualización excesiva puede empeorar la fluctuación, aumentar el sobreimpulso y dar como resultado un ojo menos abierto que una señal ecualizada correctamente. [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 ).