Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Нелинейные искажения возникают в результате прохождения сигнала по звеньям с нелинейной амплитудной характеристикой г(и). Поскольку среда распространения, как правило, линейна, то нелинейные искажения обусловлены техническими устройствами, входящими в канал связи. Часто они возникают в ретрансляторах радиорелейных линий, в которых для получения максимальной мощности излучения передатчики умышленно переводят в режим работы с ограничением сигнала. Это имеет место, например, в спутниковых ретрансляторах. Для узкополосных радиосигналов в(1) = А(~)соз(авг+ <р(1)) = А(1)соз(9 (1)) сигнал на выходе нелинейного звена является периодической функцией 9 и может быть представлен в виде ряда Фурье от аргумента 9: 541 9.
Радиотеенические системы аередачи информации з,„„(с) = де(А) -> д,(А) соз (9(ю)) + д,(А) соз (29(с)) + ... Поскольку приемное устройство обычно содержит на входе полосовой фильтр, пропускающий только спектральные составляющие в области несущей частоты ше, то сигнал в полосе пропускания такого фильтра будет определяться выражением з„,(~) = й,(А)сов(ш г+ср(г)), где зе д, (А) = — ~ Р (А соя 9) соз(9)И9 о — преобразование Чебышева первого порядка характеристики Р(и), которое определяет огибающую выходного сигнала в основной полосе частот.
Таким образом, нелинейные искажения сигнала сводятся к появлению новых спектральных составляющих на частотах лше, л = О, 2, 3, ..., и изменению огибающей А(~). Точки перехода через нуль сигнала с частотой ше не изменяют своего положения на оси времени. Картина искажения сигнала существенно усложняется, когда одновременно с полезным сигналом е(~) действуют другие сигналы или помехи. В этом случае на сигнал воздействуют еще и комбинационные составляющие, обусловленные взаимодействием сигнала и помех на нелинейном элементе. Это приводит к потере мощности полезного сигнала и к дополнительным помехам.
Подавление полезного сигнала на нелинейности, которое обычно оценивают уменьшением отношения сигнал — шум в децибелах, зависит от формы кривой Р(и) и вида помеховых сигналов. Особый интерес представляет так называемый предельный ограничитель, для которого Е(и) = зал(и). Пусть на его входе действуют два М ! сигнала с разными амплитудами (рис. 9.6), один из которых полезный, и,„ а другой мешающий. На выходе ограничителя будем иметь либо только полезный сигнал, либо только мешающий, в зависимости от соотношения амплитуд, Таким образом, сильный сигнал полностью подавляет Рис 9.6.
Диаграмма подавления ела- слабый сигнал. При дрУгих фоРмах бого сигнала сильным на нелинейном сигнала и помехи степень подавления элементе (штриховой линией обозна имеет конечное значение. Например, чеи сильный сигнал) если входной полезный сигнал явля- 542 9.3, Модели каналов связи ется узкополосным радиосигналом, то при любом виде модуляции степень подавления его сильным синусоидальным мешающим сигналом составляет около 6 дБ. Для помехи, являющейся суммой гармонического сигнала и гауссовской помехи, коэффициент подавления полезного сигнала К„„можно рассчитать по формуле [13) -6 -6-4-2 О 2 4 6 8 !О и,дв Рис 9.7.
Зависимость коэффициента подавления узкополосного радиосигнала суммой синусоидальной и гаусовской помех от отношения мощностей этих помех К„,„= — (1+а) ехр — — 1,— где /2 = 6,6 10 '" Дж с — постоянная Планка; /е = 1,38 . 10 'з Дж/град — постоянная Больцмана; Т' — абсолютная температура источника шума; /— частота. 543 где сг — отношение мощности синусоидальной составляющей помехи к флуктуационной; 16 — модифицированная функция Бесселя первого рода нулевого порядка от аргумента а/2. Из рис. 9.7 видно, что в предельном ограничителе подавление гармонического сигнала будет наибольшим при воздействии гармонической помехи и наименьшим при воздействии гауссовской помехи. Ошибки, возникающие при приеме сообщений, в значительной степени определяются видом и интенсивностью помех, действующих в канале.
В зависимости от места нахождения источника помех различают внутренние и внеиение помехи. Внутренние помехи возникают в самой системе. К ним относятся шумы входных каскадов приемника, приемной антенны, линий канализации сигнала и электрические сигналы, попадающие в приемник по внутренним цепям вследствие плохого экранирования или развязки между каскадами. Последний вид помех связан с ошибками в конструкции и по возможности должен быть устранен.
Внутренний шум, обусловленный хаотическим движением носителей зарядов, принципиально неустраним, хотя может быть в значительной степени ослаблен применением качественных узлов и деталей, а также снижением рабочей температуры. Различают 2лелловой и дробовый шумы. Тепловой шум обусловлен тепловым движением носителей заряда, приводящим к появлению случайной разности потенциалов. Он представляет собой гауссовский случайный процесс с нулевым средним и спектральной плотностью мощности 9. Радиотехнические системы нередачи информации В диапазоне частот, в котором работают радиосистемы, выполняется условие ЬГ ж ИТ', и поэтому Фе(Д = ИТ' = Уе, Вт/Гц.
Таким образом, тепловой шум можно рассматривать как белый с односторонней спектральной плотностью Фе = /гТ'. В реальных системах полоса частот пропускания ограничена и мощность шума определяется равенством Р = )чеГ. Шумы электровакуумных и полупроводниковых приборов (дробовые шумы) обусловлены дискретной природой носителей заряда. Статистические характеристики дробового шума такие же, как у теплового. Внешние помехи возникают из-за различных электромагнитных процессов, происходящих в атмосфере, ионосфере, космическом пространстве, а также излучения земной поверхности (естественные помехи). Кроме того, они создаются различными радиостанциями (станционные помехи), промышленными установками, медицинской аппаратурой, электрическими двигателями и т.
п. В зависимости от диапазона частот и условий, в которых работает система передачи информации (СПИ), преобладает тот или иной вид помех. А>пмосферные помехи возникают в результате различных электрических процессов, происходящих в земной атмосфере. Наиболее мощным источником являются электрические грозовые разряды, которые приводят к излучению электромагнитной энергии практически во всем радиочастотном диапазоне. Максимум излучения разряда приходится на полосу частот 5...30 кГц. Интенсивность поля помех, создаваемых электрическими разрядами, в пределах прямой видимости уменьшается обратно пропорционально частоте. Для диапазона частот выше 30 МГц заметными становятся помехи, связанные с источниками, находящимися в пределах нашей Галактики и вне ее (~сосмические шумы).
Причиной возникновения этих помех является тепловое излучение межзвездных газов, Солнца, радиозвезд. Большинство известных радиозвезд находятся в пределах нашей Галактики, и их излучение во много раз превышает по интенсивности излучение тепловых источников. Интенсивность космических шумов так же, как и внутренних, оценивается шумовой температурой. Земная поверхность„как и всякое нагретое тело, излучает электромагнитные волны. Они могут попадать в антенну по основному или боковым лепесткам диаграммы направленности, Мощность этих шумов в значительной степени определяется положением и формой диаграммы направленности, а также температурой и электрическими характеристиками земной поверхности.
По своим статистическим характеристикам они аналогичны тепловому шуму, Промышленные помехи создаются различным электрооборудованием промышленных предприятий„транспорта, линиями электропередач и дру- 544 9.3. Модели каналов связи гимн электроустановками. В большинстве случаев они представляют собой последовательности импульсов с постоянным или переменным периодом следования. Распространение промышленных помех происходит в основном земной волной, однако часто они передаются по линиям связи, электропередач, железнодорожным линиям и т.
п. Уровень промышленных помех зависит от места расположения приемника относительно промышленных объектов, Одним из распространенных видов внешних помех являются помехи от посторонних радиостанций. Насыщенность радиосредствами (радиосвязь, радиолокация, радионавигация и т. п.) и, следовательно, загрузка радиодиапазонов таковы, что весьма часто помехи от посторонних радиосредств превышают прочие виды помех. Станционные помехи обусловлены целым рядом причин: нарушением регламента распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью генераторов и плохой фильтрацией гармоник сигнала, нелинейными искажениями в канале, ведущими к перекрестным помехам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
