Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 60
Текст из файла (страница 60)
4. Преобразование амплитудной модуляции в фазавую (АМ/РМ сопчепйоп). Данное преобразование — это явление фазового шума, проявляющееся в нслинейнглх устройствах, таких как лампа бегущей волны (ггаче1)пй-шаче гцЬс — ТччТ, ЛБВ). Флуктуации амплитуды сигнала (амплитудная модуляция) порождают колебания фазы, вносящие фазовый шум в сигналы, которые выделяются с помощью когерентного детектирования. Преобразование амплитудной модуляции в фазовую также может приводить к возникновению дополнительных боковых полос, что вызывает ослабление сигнала. 272 Глава 5. Анализ канала связи -„$ © т$ аа К.:О аа аах ~л: ааааа Еоо О И а Б ч а а о а а ф я 4 о $ Й о с Й о И Еа т аоа Х~~ Зо С ос с с~ 5. Усиление или ослабление на ограничителе. Ограничитель с резким порогом может усилить более мощный из двух сигналов и подавить более слабый; это может привести как к усилению, так и к ослаблению сигнала (2).
6. Интермадуляционные 1?л() составляющие, возникающие в результате взаимодействия нескольких несущих. Когда несколько сигналов, которые передаются на разных несущих частотах, одновременно присутствуют в нелинейном устройстве, таком, например, как ЛБВ, может возникнугь мультипликативное взаимодействие между частотами несущих, что может привести к возникновению комбинационных сигналов суммарных и разностных частот. Перераспределение энергии между этими паразитными сигналами (интермодуляционные, или 1М-составляющие) представляет потерю энергии сигнала.
Кроме того, если эти 1М-составляющие появляются в частотной области того или другого полезного сигнала, это приводит к увеличению уровня шума для соответствующего сигнала. 7, Модуляционные потери. Бюджет канала связи — это расчет принятой полезной мощности (или энергии). Полезной считается только та мощность, которая связана с сигналами, переносящими информацию. Достоверность передачи является функцией удельной энергии, приходящейся на один символ. Любая мощность, используемая для передачи несущей, отличной от той, что модулирует сигнал (символы), представляет натери модуляции.
(Стоит, правда, отметить, что энергия несущей может использоваться лля обеспечения синхронизации.) 8, Эффективность антенны. Антенны — это преобразователи, преврагцающие электронные сигналы в электромагнитные поля и наоборот. Кроме того, они используются для фокусировки электромагнитной энергии в заданном направлении. Чем больше апертура (поверхность) антенны, тем выше результирующая плотность мощности сигнала в заданном направлении. Эффективность антенны описывается отношением ее эффективной апертуры к физической.
Механизмы, приводящие к снижению эффективности (уменыиению интенсивности сигнала), называются убыванием амплитуды, затенением апертуры, рассеиванием, переизлучснием, приемом паразитных сигналов, дифракцией по краям и потерями вследствие диссипации (3). Типичная эффективность, получаемая при суммарном воздействии всех названных механизмов, равна порядка 50-80%. 9. Ослабление и шум на абтекателе.
Обтекатель — это специальная оболочка, применяемая для некоторых антенн в целях защиты от погодных воздействий. Обтекатель, находящийся на пути сигнала, будет рассеивать и поглощать некоторую энергию сигнала, что приведет к ослаблению сигнала. Основной закон физики утверждает, что тело, способное поглощать энергию, также излучает энергию (при температуре свыше 0 К). Часть этой энергии приходится на полосу приемника и вносит посторонний шум. 10. Потеря наведения. Если передающая либо принимающая антенна направлена неидеально, существует возможность натери сигнала. 11.
Паллризацианные натери. Поляризация электромагнитного поля определяется как направление в пространстве, вдоль которого лежат силовые линии поля, а поляризация антенны описывается поляризацией ее паля излучения. При неверном согласовании передающей и принимающей антенн сигнал может ослабляться. 12. Атмосферные намети и шум атмосферы. Атмосфера отвечает за ослабление сигнала, а также вносит нежелательные помехи.
Основная часть атмосферы лежит ниже высоты 274 Глава 5. Анализ канала связи 20 км; но даже в пределах этого относительно короткого пути работают важные механизмы потерь и шумов. На рис. 5.2 приведены теоретические графики св роннего поглощения по направлению к зениту. Зависимости приведены для не , скольких высот (начиная с уровня моря — 0 км) для составляющих водяного нара 3 ра с плотностью 7,5 г/м возле земной поверхности. Величина ослабвения сигнала вследствие логлошения кислородом (Оз) и водяными парами показана как функция несущей частоты. Локальные максимумы поглощения расположены в окрестности 22 ГГц (водяной лар), 60 и 120 ГГц (О,).
Также стоит отметить, что атмосфера вносит в канал энергию шумов. Как и в случае обтекатсля, молекулы, поглошающие энергию, также излучают энергию. Молекулы кислорода и водяного лара излучают шум по всему спектру радиочастот. Часть этого шума, приходящаяся на полосу данной системы связи, ухудшает ее отношение сигнал/шум. Ливень является основной атмосферной причиной осчабления сигнала и основным фактором, вносящим игум. Чем он интенсивнее, тем большую энергию сигнала он поглотит.
Кроме того, в дождливый день через луч антенны, направленный на лриемник, лроходит больше атмосферных шумов, чем в ясный день. Вообще, атмосферные помехи — это относительно обширная тема, и мы еще вернемся к ней в следующих разделах. -10з а 10' 1 % о10 1 й Ь10-з с Ф 10-' 2 а 1О 20 00 100 аео 400 Частота(ГГц> Рис. 5.2. Теоретическое вертикаяьное одностороннее поглощение от заданной высоты до верхней гранины атмосферы для водяного нара плотностью 7,5 г/мз на поверхности. (Поглощение доясдем или облаками не учитывается.) (Перепечатано с разрешения Национального комитета по аэронавтике и исследованию космического пространства из НАмч Яе/ентсе Рибйсапбп 1082(03), "Ртраланон Еяеси Напдбоок (ог Ьые11(ге Яузгени Летти ", )ипе, 1983, )ч8.
б.2-1, р. 218) 0.2. Канал:„, . л 2гб 13. Пространственные потери Интенсивность электрического поля, а следовательно, и интенсивность сигнала (плотности мощности или плотности потока мощности) уменьшаются с расстоянием. Для канала спутниковой связи пространственные потери — это наибольшие потери, вызванные одним фактором, приводящим к ослаблению в системе (данный фактор отнесен к ослайяению сигнала, потому что не вся излучаемая энергия фокусируется на целевой принимающей антенне). 14, Помехи соседнего канала (ао)асспг с)заппс1 инег(егепсс — АС1). Эта интерференция характеризуется нежелательными сигналами, которые поступают из других частотных каналов, или энергией, привносимой в интересуюший нас канал.
Возможность такого "заползания'* соседнего сигнала определяется модуляционным спектральным сглаживанием, а также шириной и формой основного спектрального лепестка сигналов, 15. Соканаяьная интерференция. Данной интерференцией называется ухудшение качества, вызванное интерферирующими сигналами, которые появляются в пределах полосы частот сигнала Она может вноситься по-разному, например, посредством случайных передач, недостаточного разграничения вертикальной и горизонтальной поляризации или приема паразитных сигналов боковым лепестком антенны (низкознергетичсским лучом, окружающим основной луч антенны). Кроме того, соканальная интерференция может вноситься другими пользователями данного спектра.
16. Комбинационные помехи. Интермодуляционные составляющие, описанные в п. 6, происходят от сигналов с многочисленными несущими, взаимодействующими в нелинейном устройстве. Подобные составляющие иногда называются активной взаимной модуляцией; как говорилось в п. 6, они могут либо приводить к потере энергии сигнала, либо быть причиной внесения в канал шума. В данном пункте мы имеем дело с пассивной взаимной модуляцией; это явление вызывается взаимодействием сигналов с многочисленными несущими, имеющими нелинейные компоненты на выходе передатчика. Эти нелинейности обычно появляются на стыке волновсдов, корродированных поверхностях и поверхностях с плохим электрическим контактом. Электромагнитные поля значительной мощности, имеющие диодоподобную характеристику (рабочий потенциал), порождают мультипликативные составляющие, а следовательно, — помехи.
Если подобные помехи будут излучаться на близлежащую принимающую антенну, они могут серьезно ухудшить качество функционирования приемника. 17. Галактический ияи космический шум, звездный шум и шум поберезсья. Все небесные тела, такие как звезды и планеты, излучают энергию. Подобная энергия шума, поступающая в зону обзора антенны, отрицательно сказывается на отношении сигнал/шум. 18. Потери в фидере. Уровень принятого сигнала может быть крайне мал (например, 10 " В); следовательно, он может быль особенно чувствителен к воздействию шума. По этой причине в начале приемника находится область, где прилагаются значительные усилия, чтобы максимально снизить уровень шума, пока сигнал не будет в достаточной степени усилен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
