Калмыков В.В. Радиотехнические системы передачи информации (1990) (1151851), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Последний вид помех связан с ошибками в конструкции н ;::()н> возможности должен быть устранен. Внутренний шум, обуслов- ,'-.'„!Л«ппый хаотическим движением носителей зарядов, принцияиаль; '!«н неустраним, хотя может быть в значительной степени ослаблен ;';::1>рпмснением качественных узлов и деталей, а также снижением -'рабочей температуры. Различают тепловой и дробовый шумы.
Тепловой шум обуслов: л в тепловым движением носителей заряда, приводящим к появ' л>чпво случайной разности потенциалов. Он представляет собой гауссовский случайный процесс с нулевым средним н спектраль'„;;:;: яай плотностью мощности ~.а= ел р (Ь (/йув) — 1 где />=б,Г>.10-'" Дж с — постоянная, Планка, А=1,38 10-'-ь ' Дж/град — постоянная Больцмана, т' — абсолютная темцературв,> источника шума, / — частота. В диапавоне частот, в котором работают радиосистемы, выпол-, няется условие Ь|((й7=, и поэтому /Чь(/) =йТ'=-/ч„Вт/Гц. Таким образом, тепловой шум можно рассматривать как белый:;: с односторонней спектральной плотностью Фь =И"'. В реальных системах полоса частот пропускания ограничена и > мощность шума Р =/>/,Р. Шумы электровакуумных и полупроводниковых приборов (дро-'':, бовые шумы) обусловлены дискретной природой носителей заря-;;::, да.
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 (есгестеен-","=, нь>е помехи). Кроме того, они создаются различными радиостан.:.'":. циями (станционные помехи), промышленными установками, ме-...'. дицинской аппаратурой, электрическими двигателями и т.
и. В:;.:. зависимости от диапазона частот и условий, в которых работает,:,' СПИ, преобладает тот нли пиой инд' помех. Лтха>сгрсрные помехи возиикмт в результате различных влек-.,~' . трнческих процессия, происходяи1пх и земной-атмосфере, наиболее::.'. мо>ц>плм источником явля>отса электрические грозовые разряды,':,,:.". которые приводят к излучению электромагнитной энергии практи-:,„ чески во всем радиочастотном диапазоне.
Максимум излучения -; разряда приходится на полосу частот 5 ... 30 кГц. Интенсивность„' поля помех, создаваемых электрическими разрядами, в пределах прямой видимости с увеличением частоты уменьшается примерно.', обратно пропорционально частоте. Для диапазона частот выше 30 МГ>г заметными становятся по-';« мехи, связанные с источниками, находящимися в пределах нашей;:. Галактики и вне ее (космические шумы). Причиной возникновения::, этих помех является тепловое излучение межзвездных газов, Солн-';:: ца, радиозвезд. Большинство известных радиозвезд находятся в",', пределах нашей Галактики и их излучение во много раз превыша-"" ет по интенсивности излучение тепловых источников.
Интенсив- -:; ность космических шумов так же, как н 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. Мош-'! ность этих шумов в значительной степени определяется положением и формой диаграммы направленности, а также температурой'-:.': и электрическими характеристиками земной поверхности. По сво-'::: им статистическим характеристикам они аналогичны тепловому": шуму. Про>чышленные помехи создаются различным электрооборудо--,' ванием промышленных предприятий, транспорта, линиями элек-'; 44 тропередач и другими 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 канализируются линиями связи, электропередач, железнодорожными линиями н 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 радйодиапазонов таковы, что весьма часто помехи от гюсторонних радиосредств превьппают прочие, виды помех. Станционные помехи обусловлены целым рядом причин: нару. шепнем регламента распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью генераторов и плохой фильтрацией гармоник сигнала, нелинейными искажениями в кана>ле, ведущими к перекрестным помехам. Снизить уровень станционных помех можно с помощью организационно-технических мероприятий.
Это направление в радиоэлектронике последнее время усиленно развивается под названием «Электромаг»итная совместимость радиоэлектронных средствь. Станционные помехи присутствуют практически во всех диапазонах, и особенно в коротковолновом, где нз-за ионосфериого распространения радиоволн часто складываются благоприятные усяою>я для прохождения радиоволн от посторонних, очень далеко расположеннйх передатчиков, работающих на той же частоте. Появление станционных помех в полосе принимаемого сигнала, их уровень и амплитуда явлшотся в большинстве случаев случайными процессами. Если число помех, попадающих в полосу сигнала, велико, то в соответствии с центральной предельной теоремой теорци вероятностей мгновенные значения результирующего сигнала будут подчиняться гауссовскому закону.
В то же время измененне загрузки канала во времени и по частоте приводит к тому, что станционная помеха оказывается нестационарным случайным процессом. Упрощенную физическую модель образования станционных помех при высокой загрузке канала можно представить в виде последовательно включенных генератора белого шума и ф>шьтра с изменяющейся во времени по случайному закону частотной характеристикой. Спектральную плотность мощности помех />/(/, Х) (рис. 3.6) как случайный процесс можно достаточно полно охарактеризовать плотностью вероятности" а»з(й/) и корреляционными функциями флуктуаций во временнбй н частотной областях Ю(т) и йн(ч), Параметрами корреляционных функций являются интервал корреляции во времени т„и интервал корреляции по частоте Р«.
«Иа' практике распространена модель с лвгоиормьльным рас>Ч>еделеиием помех в частотной я временной области. 46 Рвс, 3.6. Изменение спектральной плотноств помех по частоте в во времени Если число станционных по. мех, попадающих в полосу сигнала, ограничено, то рассмотренная модель не всегда применима. В этом случае поступающую на вход приемника смесь приходится предстаевлять в виде суммы полезного сигнала и ограниченного числа аддитивных помех с известными или неизвестными статнстичесюеми характеристиками: ь и(е) =з(е)+ля+ Х те(Е), с= 3 где те (Е) =Ле (Е) соз [ое,рг'+бе (() ).
Огибающая Лх(4) и фаза йе(Х) помехи могут бьггь как случайными, так н детерминированными процессами. 3.4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КАНАЛОВ Непрерывные каналы. Искажения сигналов и помехи в реальных каналах связи весьма многообразны. Тем-.не менее математическая модель канала должна по возможности точно описывать основные особенности реального канала и в то же время быть достаточно простой для получения конечных результатов при анализе н синтезе систем передачи. Рассмотрим наиболее простые и часто встречающиеся модели каналов связи [6, 12). Идеальный канал без помех вносит детерминированные искажения, связанные с изменением амплитуды и временного положения сигнала.
Переданный сигнал может быть полностью восстановлен на приемной стороне в новом временном отсчете. Эта модель используется для описания каналов с закрытым распространением малой протяженности (кабель, провод, волновод, световод и т. д.). Канал с гауссовским белым шумом предсзавляет собой идеаль. ный канал, в котором на сигнал накладывается помеха и(0=рл(е )+пИ) (3. 7) Коэффициент передачи ес н запаздывание т постоянны и известны в точке приема. Такая модель, например, соответствует радиоканалам, работающим в пределах прямой видимости. Гауссовский канал с неопределенной фазой сигнала отличается от предыдущего тем„что фаза несущего колебания в точке приема предполагается случайной с плотностью распределения ие(еь) в интервале — пе-ср(п.
Эта неопределенность вызвана двумя причинами: отсутствием устройств оценки и предсказания фазы либо ошибками в оценке фазы при их работе. Важно знать скорость 46 ее(е) =~Ее(е, т)з(( — т)йт+п(е). (3.8) В радиосистемах передачи дискретной информации, когда время памяти канала т, соизмеримо с длительностью посылки Т, (а тем более превышает ее), имеет место межсимвольная интерференйеш (МСИ), котезраее еерояьлеестсее в наложшеии друг на друга соседних посылок.
Одной из нрнчнп возникновения МСИ является увеличение скорости передачи прн ограееичсшеееее полосе пропускапня канала. В гауссовском канале с нелинейными искажениями сигнала, как н в предыдущем случае, аддитивная помеха предполагается в виде гауссовского белого шума, однако смесь сигнала и помехг, проходя по каналу, претерпевает нелинейные искажения так, что на входе приемника и(е) = — Г[з(е)+п(4)), где г[.) — амплитудная характеристика нелинейного звена канала. Возможно дальнейшее усложнение модели с нелинейными искажениями, если предположить наличие в канале еще и линейных искажений, вызванных частотно-избирательными звеньями системы. Линейный канал со сложной аддитивной помехой характеризуется тем. что на сигнал могут действовать помехи любого вида: сосредоточенные по спектру, по времени, гауссовские, негауссовские и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
