Ruido térmico.
hay una clase de ruido que obedece
a leyes de la física inexorables y que por ende no podrán ser eliminados con el
avance de la tecnología. Representan el LIMITE teórico que podemos alcanzar, más
allá comienza la ciencia ficción... A esta clase pertenece, por ejemplo,
el ruido de agitación térmica que se genera en la resistencia que representa la
antena para los bornes del receptor (resistencia de radiación).
El ruido de agitación térmica es producido por el hecho de que la
antena se encuentra a una temperatura cualquiera, distinta del cero
absoluto. Como veremos luego, esta temperatura no necesariamente es la
temperatura del lugar en que se encuentra emplazada.
En efecto, los
electrones libres en un resistor se mueven debido a su energía térmica chocando
con la estructura cristalina de la resistencia y zigzagueando en forma
absolutamente aleatoria. En promedio la corriente neta por el resistor es cero,
pero en algunos momentos una cantidad mayor de electrones se dirigen, digamos
hacia la izquierda y en el momento siguiente la situación se invierte siendo
mayor la cantidad de electrones que van en sentido inverso. Esto origina en los
bornes del resistor una tensión fluctuante, siempre presente, que escuchamos
como un sonido semejante a un siseo. En la antena estas corrientes fluctuantes
también se producen, resultando que son iguales a las que se presentarían sobre
un resistor igual a su resistencia de radiación y que ocupara su lugar.
¡No importa cuál sea la banda que
empleemos, allí estará ESE RUIDO MOLESTO!. Es tan uniforme ¡que su espectro
es esencialmente plano hasta frecuencias del orden de los 10 millones de
MHz...!, de todos modos como con el tiempo todo se arregla, más tarde o más
temprano la expansión del universo (si es que continúa) se encargará de hacerlo
desaparecer. Claro que para entonces ni Ud. ni yo estaremos interesados en
ninguna clase de ruidos y si lo estuviéramos, haría tanto, pero tanto frío que
no nos preocuparíamos por él...
Para hacer gala de erudición les puedo decir que este es el
denominado "Ruido de Johnson" ya que él lo estudió allá por
1.928.
Se lo denomina ruido "BLANCO" pues, del mismo modo que
el color blanco contiene todos los colores del espectro visible, este ruido
contiene "todas las frecuencias del espectro" o más
precisamente una "densidad del espectro de potencia" constante (no
hace falta que recuerde la frase difícil, bastará con saber que es igual de
"fuerte" en cualquier frecuencia).
(La agitación térmica también
produce ruido en los circuitos de entrada (y posteriores) del receptor).
Los elementos
electrónicos empleados en la mezcla y amplificación son destacados productores
de ruido. Hacia ellos se dirigen los esfuerzos tecnológicos destinados a minimizarlos.
Este tipo de ruido ha sido hasta hace pocos años DETERMINANTE pero con el
tiempo se han ido desarrollando dispositivos muy perfeccionados en este sentido
para la mayoría de las frecuencias que son de nuestro interés habitual (por ej.
los Transistores de efecto de campo de Arseniuro de Galio).El poder de ruido, P
, en vatios, es dada por P = kT∆f , donde k es la constante de Boltzmann's en joules
por kelvin, T es la temperatura del conductor en kelvins, y ∆f es la anchura de banda en hertz. El
poder térmico de ruido, por hertz, es igual a lo largo del espectro de
frecuencia, dependiendo únicamente de k y T . El ruido térmico es independiente de la frecuencia. No obstante
en telefonía, al medirlo, se realiza una ponderación dando a cada frecuencia un
peso en función del efecto producido en el oído humano. El nivel de ruido se
expresa en dBmW, que representa la relación en decibelios entre la potencia de
ruido y la de una señal de 1 mW, tomada como nivel de referencia.