Factor de cresta

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Peak dividido por la casilla Root media (RMS) de la forma de onda

Factor de cresta es un parámetro de una forma de onda, como la corriente alterna o el sonido, que muestra la relación entre los valores pico y el valor efectivo. En otras palabras, el factor de cresta indica qué tan extremos son los picos en una forma de onda. El factor de cresta 1 indica que no hay picos, como corriente continua u onda cuadrada. Los factores de cresta más altos indican picos; por ejemplo, las ondas sonoras tienden a tener factores de cresta altos.

El factor de cresta es la amplitud máxima de la forma de onda dividida por el valor RMS de la forma de onda.

La relación de potencia pico-promedio (PAPR) es la amplitud máxima al cuadrado (que da la potencia pico) dividida por el RMS valor al cuadrado (dando la potencia promedio). Es el cuadrado del factor de cresta.

Cuando se expresan en decibeles, el factor de cresta y el PAPR son equivalentes, debido a la forma en que se calculan los decibeles para las relaciones de potencia frente a las relaciones de amplitud.

Por lo tanto, el factor Crest y el PAPR son cantidades indimensionales. Aunque el factor de cresta se define como un número real positivo, en los productos comerciales también se declara comúnmente como la proporción de dos números enteros, por ejemplo, 2:1. El PAPR es más utilizado en aplicaciones de procesamiento de señales. Como es una relación de potencia, normalmente se expresa en decibeles (dB). El factor de cresta de la señal de prueba es un problema bastante importante en los estándares de prueba de altavoces; en este contexto se expresa generalmente en dB.

El factor de cresta mínimo posible es 1, 1:1 o 0 dB.

Ejemplos

Esta tabla proporciona valores para algunas formas de onda normalizadas. Todas las magnitudes máximas se han normalizado a 1.

Tipo de onda	Valor RMS	Factor de detención	PAPR (dB)
DC	1	1	0,0 dB
Sine wave	${displaystyle {1 over {sqrt {2}}}approx 0.707}$	${displaystyle {sqrt {2}}approx 1.414}$	3.01 dB
Seno rectificado de onda completa	${displaystyle {1 over {sqrt {2}}}approx 0.707}$	${displaystyle {sqrt {2}}approx 1.414}$	3.01 dB
Senos rectificados de media onda	${displaystyle {1 over 2}=0.5}$	${displaystyle 2,}$	6.02 dB
Triángulo onda	${displaystyle {1 over {sqrt {3}}}approx 0.577}$	${displaystyle {sqrt {3}}approx 1.732}$	4.77 dB
Onda cuadrada	1	1	0 dB
PWM signal V(t) ≥ 0,0 V	${displaystyle {sqrt {frac {t_{1}}{T}}}}$	${displaystyle {sqrt {frac {T}{t_{1}}}}}$	${displaystyle 20log {mathord {left({frac {T}{t_{1}}}right)}}}$ dB
QPSK	1	1	1.761 dB
8PSK			3.3 dB
π⁄4-DQPSK			3.0 dB
OQPSK			3.3 dB
8VSB			6.5 a 8.1 dB
64QAM	${displaystyle {sqrt {frac {3}{7}}}}$	${displaystyle {sqrt {frac {7}{3}}}approx 1.542}$	3.7 dB
${displaystyle infty }$ - QAM	${displaystyle {1 over {sqrt {3}}}approx 0.577}$	${displaystyle {sqrt {3}}approx 1.732}$	4.8 dB
WCDMA downlink transportín			10.6 dB
OFDM		4	~12 dB
GMSK	1	1	0 dB
Ruido gaisiano	${displaystyle sigma }$	${displaystyle infty }$	${displaystyle infty }$ dB
Cierre periódico	${displaystyle {1 over {sqrt {2}}}approx 0.707}$	${displaystyle {sqrt {2}}approx 1.414}$	3.01 dB

Notas:

Los factores de cresta especificados para QPSK, QAM, WCDMA son factores típicos necesarios para una comunicación fiable, no los factores de cresta teóricos que pueden ser mayores.

Reducción del factor Crest

Muchas técnicas de modulación han sido diseñadas específicamente para tener modulación constante del sobre, es decir, el factor mínimo posible de cresta de 1:1.

En general, las técnicas de modulación que tienen factores de cresta más pequeños generalmente transmiten más bits por segundo que las técnicas de modulación que tienen factores de cresta más altos. Esto es porque:

cualquier amplificador lineal dado tiene alguna "potencia de salida de pico" —algo de máxima amplitud instantánea posible que puede soportar y permanecer en el rango lineal;
la potencia promedio de la señal es la potencia máxima de salida dividida por el factor de cresta;
el número de bits por segundo transmitido (en promedio) es proporcional a la potencia promedio transmitida (Shannon-Hartley theorem).

El multiplexado de frecuencia-división ortogonal (OFDM) es una técnica de modulación muy prometedora; tal vez su mayor problema es su elevado factor de cresta. Se han propuesto muchas técnicas de reducción de los factores de cresta para la OFDM. La reducción del factor de cresta resulta en un sistema que puede transmitir más bits por segundo con el mismo hardware, o transmitir los mismos bits por segundo con hardware de menor potencia (y por lo tanto menores costos de electricidad y menos costoso hardware), o ambos. A lo largo de los años se han propuesto numerosos enfoques basados en modelos para reducir el PAPR en los sistemas de comunicación. En los últimos años, ha habido un creciente interés en explorar modelos basados en datos para la reducción del PAPR como parte de la investigación en curso en las redes de comunicación de extremo a extremo. Estos modelos basados en datos ofrecen soluciones innovadoras y nuevas vías de exploración para hacer frente a los retos planteados por el alto PAPR de manera eficaz. Al aprovechar técnicas basadas en datos, los investigadores buscan mejorar el rendimiento y la eficiencia de las redes de comunicación optimizando la utilización de energía.

Métodos de reducción de los factores de detención

Existen varios métodos para reducir el factor de cresta, como ventanas de pico, forma de ruido, inyección de pulso y cancelación de pico.

Aplicaciones

Ingeniería eléctrica - para describir la calidad de una forma de onda de potencia AC
Análisis de vibración — para estimar la cantidad de desgaste de impacto en un rodamiento
Electrónica de radio y audio — para estimar el audífono requerido en una cadena de señal
- La música tiene un factor de cresta muy variable. Los valores típicos para una mezcla procesada son alrededor de 4-8 (que corresponde a 12 a 18 dB de la sala, generalmente con compresión de nivel de audio), y 8-10 para una grabación sin procesar (18–20 dB).
Fisiología —para analizar el sonido del ronquido

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