2_7 (лекции по УППС (УПОС))

2018-01-12СтудИзба

Описание файла

Файл "2_7" внутри архива находится в следующих папках: лекции по УППС (УПОС), Глава2. Документ из архива "лекции по УППС (УПОС)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "радиоприёмные устройства" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "радиоприёмные устройства" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "2_7"

Текст из документа "2_7"

2.7 ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ К ПОМЕХАМ

2.7.1 Восприимчивость цифровых ИМС

Использование сигналов сложной формы, робастных алгоритмов обработки их на фоне комплекса, помех, применение принципов адаптации в технике связи базируются на использовании ИМС, МП и др. средств вычислительной техники (ВТ).

Для цифровых ИМС характерны малая энергия рабочих сигналов (на 40... 60 дБ ниже энергии помех), использование в качестве сигналов наносекундных видеоимпульсов и скачков тока или напряжения. Цифровые ИМС обычно взаимосвязаны через шины питания. Поэтому помехи, возникающие при смене логических состояний ИМС, могут вызывать сбои в работе аппаратуры. Наиболее сильное влияние на ИМС и средства ВТ оказывают перепады напряжения в сети питания. В соединительных линиях между ЭВМ радиосистем, в состав которых входят РПрУ, наблюдаются случайные потоки импульсов с амплитудой до 10 В, длительностью 60...400 нс, частотой следования 50 ... 400 Гц и числом импульсов в пакете до 300. Причины: радиопомехи, коммутация цепей питания и функциональные элементов системы неэквипотенциальность точек заземления корпусов отдельных ЭВМ. Внешние высокочастотные магнитные поля также могут вызывать нарушения работы ИМС и мини-ЭВМ. Напряженность таких полей обычно не превышает 0,1 В/м, но в отдельных случаях, например при грозовых разрядах, может достигать 1...15 А/м. Влияние таких полей проявляется в виде накопления зарядов на диэлектрических носителях информации средств ВТ.

2.7.2 Нормативные параметры помехоустойчивости средств вычислительной техники радиоприемной аппаратуры

Нормативная документация по защите цифровых устройств и средств ВТ от помех содержит требования к параметрам источников помех, восприимчивости цифровых элементов к кондуктивным и радиационным помехам, рекомендации по обеспечению их ЭМС.

В качестве показателя восприимчивости средств ВТ относительно импульсных помех в цепях питания используют величину (т) = FСБ /FСЛ, где FСБ средняя частота сбоев аппаратуры, вызванных помехами, следующих с частотой FСЛ. Однако векторный характер зависимости (т) от совокупности т параметров помех затрудняет практическое пользование этим показателем.

Нормативные параметры помех, значения которых должны быть ограничены в процессе эксплуатации средств ВТ:

  • максимальная амплитуда импульсов сетевых помех 100...1000 В при длительности импульсов 100...500 нс;

  • допустимая длительность провалов напряжения питания 5...10 мс для ЭВМ со стабилизированными ВИП и 50...200 мс при бестрансформаторных источниках питания;

  • пороговая амплитуда перенапряжения питания, составляющая 25...35% номинального значения при длительности выбросов 100 ...500нс;

  • максимальная амплитуда импульсов напряженности внешних электромагнитных полей источника, удаленного на 1 м, при апертуре приемной антенны 1 м2 1 ... 6 кВ, длительность импульсов 100 ...500нс.

Среди цифровых ИМС наибольший уровень помех создают схемы ТТЛ. Образование импульсного тока при переключении схем вызывает импульсное падение напряжения в шинах питания. Высокий уровень помех в шинах питания наблюдается при одновременном срабатывании многих цифровых элементов, например при установке многоразрядных регистров декодеров, одновременном включении формирователей адресных токов в ЗУ и др. Такие помехи могут вызывать ложное срабатывание ИМС, искажения сигналов.

2.7.3 Защита вычислительных устройств радиоприемников от помех

Свойства низкой восприимчивости цифровых устройств РПрУ к внешним помехам и малые уровни собственных помех должны закладываться на этапе проектирования, реализовываться в процессе технологической разработки и поддерживаться при техническом обслуживании. Меры защиты: высококачественное выполнение внешних соединений, экранирование, сетевая фильтрация, резервирование источников питания.

К внешним соединениям относятся интерфейсные информационные магистрали, линии первичного сетевого питания, соединения между корпусами устройств и шинами ВИП, цепи заземления (металлизации). Качество внешних соединений существенно влияет на восприимчивость к ЭМП и на уровень кондуктивных помех. Металлизируемые соединения должны иметь минимальные активное и реактивное сопротивления, а их длина не должна превышать 15 м. В [1, § 2.9] дана характеристика видов систем заземления радиоаппаратуры – сигнального, экранирующего, защитного. Для мини-ЭВМ эти системы редко удается сделать автономными, их обычно совмещают. Однако это ухудшает ЭМС радиоаппаратуры, так как протекание возвратных токов создает падение напряжения на активных и индуктивных элементах цепей сигнального заземления, что нарушает эквипотенциальность точек заземления – основного предназначения сигнального заземления.

Для микропроцессорных устройств получили распространение унифи-цированные интерфейсы типа общей шины; при этом блоки аппаратуры соединяются многоканальными двунаправленными магистралями и избежать совмещения цепей сигнального и возвратного заземления невозможно. Как правило, ЭВМ имеют несколько объектов заземления – корпус, логические устройства, первичные и вторичные источники питания, и они должны соединяться между собой только в одной точке – опорном узле. Таких узлов может быть несколько, и сопротивление цепи от опорного узла до физической земли не должно превышать 30 Ом.

Для защиты ИМС и мини-ЭВМ от внешних электромагнитных полей и сетевых помех служат электромагнитные экраны и сетевые помехоподавляющие фильтры (ППФ). Отличие ППФ ЭВМ, аналогичных по назначению фильтрам в цепях питания РПрУ, обусловлено большим потребляемым током.

2.8 АДАПТАЦИЯ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ И РАДИОЛИНИЙ

К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКЕ

2.8.1 Априорная неопределенность электромагнитной обстановки в радиолиниях

Совокупность излучений источников рабочих сигналов и помех в заданной области пространства образует электромагнитную обстановку (ЭМО). В реальных условиях электромагнитную обстановку – случайный многомерный процесс, развивающийся во времени и пространстве топографических координат. Различия параметров самих источников излучения и изменчивость условий распространения радиоволн приводят к тому, что помеховая обстановка в точке приема описывается нестационарными и существенно неоднородными в пространстве случайными процессами.

Методы оценивания и прогнозирования электромагнитной обстановки основываются на статистическом моделировании источников излучений, среды распространения и рецепторов. При этом в радиолиниях связи и вещания обычно используются модели с дифференциальным вкладом излучений источников, допускающие в отличие от интегральных моделей конструктивные упрощения. Особенно трудно моделировать электромагнитную обстановку на локальных объектах, так как она формируется внешними источниками, находящимися в дальней зоне излучения, и местными источниками в ближней зоне излучения причем сами помехи могут быть радиационными и кондуктивными, узкополосными и широкополосными.

Для электромагнитной обстановки (ЭМО) в точке приема характерна неполнота статистических сведений о помехах и сигналах. Эта неопределенность может быть параметрической, когда известен закон распределения, но информация о числовых значениях его параметров отсутствует, и непараметрической, когда неизвестен сам закон распределения.

Статистические задачи выделения сигналов на фоне электромагнитных помех (ЭМП) с априорной неопределенностью имеют практический интерес. Это диктуется необходимостью разработки алгоритмов построения РПрУ, работоспособных при неизвестных и изменяющихся во времени условиях приёма сигналов. Для решения подобных задач классические байесовские алгоритмы, использующие критерий минимума среднего риска, оказываются малопригодными, так как требуют априорного знания статистических свойств сигналов и помех, особенностей их взаимодействия в функциональных элементах РПрУ, а также потерь при ошибочных решениях.

В основе параметрических задач преодоления априорной неопределенности лежит ограничение класса допустимых распределений (функций правдоподобия) наблюдаемых суммарных выборок сигналов и помех. В задачах с непараметрической неопределенностью класс возможных распределений векторов сигналов и помех невозможно описать конечным числом параметров, что приводит к отличиям в методах решения таких задач.

2.8.2 Инвариантный прием сигналов

Инвариантность – свойство устойчивости аппаратуры системы к внешним воздействиям – в большинстве случаев к электромагнитным помехам. Характеристиками инвариантности к помехам, могут быть помехоустойчивость, скорость передачи, восприимчивость. Инвариантность часто характеризуется вероятностью ошибки p0 при помехах (t) данного вида

p0 = invar .

Потребность в инвариантных системах радиосвязи обусловлена необходимостью обеспечения заданного качества приема сообщений в каналах с переменными параметрами. При этом перед разработчиком возникает ряд вопросов: Можно ли построить инвариантную систему для помех любого вида? Какой ценой достигается инвариантность в каждом конкретном случае? Каковы возможности систем связи с сигналами различных классов и различными алгоритмами их обработки с точки зрения инвариантности? Сложность инвариантных методов обработки сигналов зависит от вида помех, свойств среды распространения, требований к достоверности принимаемых сообщений.

Рассмотрим прием сигналов при наличии в канале сосредоточенных помех (t) и гауссовых шумов. Инвариантность к сосредоточенным помехам может быть достигнута использованием широкополосных составных сигналов с базой БС » 1, и платой здесь служит расширение занимаемой полосы частот.

Вероятность ошибки определяется превышением сигнала над шумом

hС2 = БСPС/PШ.

Инвариантом к помехам (t) выступает функция p0(hС2, ).

При увеличении базы БС значения p0(hС2, ) приближаются к p0(hС2, 0) и можно говорить об инвариантности

p0(hС2) = invar .

Для оценки базы БС, необходимой для достижения требуемой степени инвариантности, следует установить зависимость помехоустойчивости от БС при наличии помех (t) по сравнению с их отсутствием. Проигрыш можно оценить коэффициентом

С = QC0 /(QC0 – Q C),

где QC0 – энергия сигнала, необходимая в отсутствие помех для обеспечения требуемого значения p0; Q C – уменьшение энергии сигнала на входе РПрУ, вызываемое противофазной сосредоточенной помехой. Можно показать, что

С  1/[1 – 0,75/(PП /PC )1/2 ln(БС + 1)С1/2].

Базу сигнала БС нельзя увеличивать беспредельно, так как это сопровождается усилением селективных замираний и ростом взаимных помех между радиолиниями.

Рассмотрим возможность построения РПрУ, инвариантного к неаддитивным помехам, например, в виде нестабильности задающего генератора, доплеровского сдвига частоты в космических каналах, вызывающих случайные отклонения частоты принимаемых колебаний от значения средней частоты С = 2fC. Сигнал на входе демодулятора

x(t) = UCm sin[(С + )t + ].

Если несущая частота точно неизвестна, следует применить автокорреляционный прием.

Применительно к двоичным сигналам фазоразностной модуляции первого порядка (ФРМ-1) алгоритм приема имеет вид

U [x(t)] = xn(t) xn-1(t) dt, (2.9)

где U [] = ± 1 переданный информационный элемент; xn(t) и xn-1(t) — последовательные во времени посылки сигнала длительностью TC:

xn(t) = UCm sin[(С + )t + n], nTCt  (n +1)TC;

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5075
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее