Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Собственные помехи



Помехи в АСП

Под помехой в каналах многоканальных систем связи принято понимать посторонние сигналы, не коррелированные с полезным сигналом, спектр которых полностью или частично совпадает со спектром полезных сигналов. Помехи могут существовать в каналах как при отсутствии, так и при наличии в них сигнала.

В особую группу можно выделить помехи, характер которых совпадает с характером полезного сигнала. К таким помехам относятся внятный переходный разговор при передаче по каналам связи разговорных сигналов, дополнительное изображение при передачи телевизионной или факсимильной информации и др. Помехи такого рода в каналах связи особенно нежелательны, поэтому их либо снижают до допустимого минимума, либо преобразуют в несовпадающую по характеру с полезным сигналом помеху допустимой величины.

Помехи в каналах связи могут возникать под влиянием различных факторов как внутренних, так и внешних. К первым относятся тепловые шумы линии и аппаратуры, собственные шумы усилительных элементов и помехи за счет нелинейности группового тракта; ко вторым – помехи за счет переходных влияний между параллельными цепями и отдельными устройствами многоканальной системы; атмосферные помехи; помехи от радиостанций, источников питания, механических воздействий на аппаратуру; помехи за счет индукции от линий электропередач и др. Помехи, обусловленные внутренними причинами, характерны для всех каналов, организованных по кабельным линиям. Кроме того, в каналах аппаратуры уплотнения симметричного кабеля возникают и внешние помехи (главным образом, из-за переходных влияний). В каналах аппаратуры уплотнения воздушных линий связи преобладают внешние помехи.

Мешающее действие помех в зависимости от их вида и характера передаваемого сигнала проявляется по-разному. Они могут сделать полезную информацию неразборчивой, создать ложные сигналы и т.д.

 

Собственные помехи

Собственные шумы в каналах связи обусловливаются тепловы­ми шумами линии и активных сопротивлений узлов аппаратуры и шумами усилительных элементов. Наличие хаотического теплового движения электронов внутри любого проводника приводит к появлению в нем разностей потенциалов и выравнивающих токов, которые в каждый момент времени создают некоторое случайно меняющееся напряжение помех. Действующее значение этого на­пряжения определяется выражением [1].

(1.17.)

где k—постоянная Больцмана, равная 1,38-10-23 Дж/1К; Табсолютная температура в градусах Кельвина; R—активное сопро­тивление, создающее напряжение тепловой помехи, Ом; —по­лоса частот, в .которой определяется тепловая помеха, Гц.

Так как колебания абсолютной температуры устройств связи незначительны, можно сказать, что напряжение теплового шума определяется только шириной полосы частот не зависит от той области шкалы частот, в которой она выбрана. Тепловой шум относится к флуктуационным помехам, представляющим собой нормальный стационарный случайный процесс с практически неиз­менной спектральной плотностью на всех частотах. Это утверждение справедливо до частот порядка 6 1012 Гц. Тепловой шум целесообразно оценивать величиной его номинальной мощности, т. е. мощности, которую источник теплового шума с ЭДС, равной (1.17), и внутренним сопротивлением R выделяет в согласо­ванном с ним нешумящем сопротивлении R:

(1.18)

Для канала с шириной полосы =3,1 кГц при абсолютной температуре 293К Рт.ш.=1,25- Вт, что соответствует абсолютному уровню теплового шума

(1.19)

Шумы транзисторов возникают вследствие дробового эффекта, теплового шума и полупроводникового шума. Дробовой эффект транзисторов обусловливается флуктуацией эмиссии носителей и является статистическим свойством эмиттирующей области, содер­жащей большое количество носителей и испускающей их неравно­мерно. Кроме того, он возникает вследствие случайности перерас­пределения тока между коллектором и базой. Спектр шума от дробового эффекта можно считать равномерным во всей области рабочих частот транзистора. Источникам теплового шума в тран­зисторе является распределенное сопротивление базы. Спектр шу­ма этого вида равномерен до частот порядка 1013 Гц. Полупровод­никовые шумы возникают в транзисторе вследствие нарушения регулярности потока, происходящего из-за возбуждения носителей электрического заряда под действием температуры и приложенного электрического поля в толще р-n-перехода, а также в результате столкновения нейтральных атомов полупроводника или примесей с управляемым потоком поступивших из эмиттера дырок. Мощ­ность шумов этого вида уменьшается с ростом частоты, и этой составляющей шума для применяемых в аппаратуре многоканальной связи транзисторов обычно пренебрегают.

Поскольку величину собственных шумов, создаваемых транзи­сторами, определить сложно, а отдельно измерить тепловой и соб­ственный шумы усилительного элемента в схеме усилителя невозможно, то для оценки суммарных собственных шумов -пользуются понятием коэффициент шума, выражаемым как

, или (1.20)

где и — мощности полезного сигнала на входе и вы­ходе усилителя; Рт.ш — мощность теплового шума, определяемая выражением (1.18.); — результирующая мощность собствен­ных шумов на выходе усилителя.

Коэффициент шума позволяет оценить величину снижения за­щищенности от собственного шума при включении в тракт «шумящего» усилителя. Мощность собственного шума на выходе уси­лителя будет равна

где k =Рс.вых/Pс.вх — коэффициент усиления усилителя; Рт.ш—номинальная мощность теплового шума на входе усилителя.

Уровень мощности собственного шума на выходе усилителя будет равен

Обычно нормируется уровень собственного шума не на выходе усилителя, а приведенный (пересчитатанный) к его входу, т. е.

Учитывая выражение (1.18), можно записать

Подставив значение из (1.19), получим окончательно

(1.21)

Мешающее действие собственных шумов оценивается величиной мощности шума на выходе канала, отнесенной к точке нулевого относительного уровня. Уровень мощности собственного шума, поступающегоотодного i-го усилителя на выход канала, отнесенный к точке нуле­вого относительноuо уровня, определяется как

(1.22)

где относительный уровень полезного сигнала на входе i-го усилителя; — уровень собственного шума, приведен­ный ко входу этого же усилителя.

Величина мощности собственных шумов (в мВт) от одного усилительного участка в точке нулевого относительного уровня бу­дет равна

(1.23.)

Если магистраль содержит значительное количество усилителей, являющихся источниками собственных шумов, то происходит накопление шумов вдоль магистрали, что приводит к значительной результирующей мощности собственных шумов на выходе канала. Поскольку напряжения шумов от различных усилителей имеют случайные фазы, то результирующая мощность собственных шумов (в мВт) определяется по закону сложения мощностей, т. е. при числе усилительных участков, равном п:

(1.24)

При равномерном распределении усилителей вдоль магистрали относительные уровни полезного сигнала на входах всех усилителей будут одинаковыми, мощности собственных шумов всех усилителей, определяющиеся из (1.23.), будут равными и, следовательно, результирующая собственная мощность шума (в мВт) будет равна

(1.25.)

Из выражений (1.24.) и (1.25.) видно, что для уменьшения результирующей мощности собственных шумов на выходе канала необходимо уменьшать мощность шумов, поступающих от каж­дого усилителя т. е. снижать уровень . Из выраже­ния (1.22.) видно, что при заданном уровне собственных шумов характеризующем усилитель, снизить уровень можно, повышая уровень полезного сигнала . Таким образом, для уменьшения мощности собственных шумов целесообразно передавать полезные сигналы с высокими уровнями.

Для повышения помехозащищенности верхних по спектру каналов применяется предыскажение или перекос уровней передачи. При этом на выходе передающей станции уровни передачи в каналах, занимающих более высокие частоты в линейном спектре, повышаются, а в каналах, занимающих более низкие частоты, понижаются по отношению к уровням при работе без предыскажения. Такой перекос уровней осуществляется специальным предыскажающим контуром, включаемым на входе или в цепи обрат­ной связи усилителя передачи. Перекос уровней передачи должен быть таким, чтобы мощность многоканального сигнала была равна мощности при работе с равными уровнями передачи. Для устра­нения вносимых на передающем конце предыскажающим контуром амплитудно-частотных искажений на приемном конце группового тракта включается восстанавливающий контур с частотной харак­теристикой затухания, обратной характеристике предыскажающего контура.

Сущность выигрыша в помехозащищённости от применения предыскажения уровней заключается в следующем. При равномерном распределении помехи по спектру, что справедливо в отно­шении собственных помех, помехозащищенность каналов верхних по спектру частот значительно меньше защищенности каналов ниж­них по спектру, так как затухание сигнала в верхних по спектру каналах значительно больше, чем в нижних (рис. 1.23а).

 

График помехозащищенности при введении предыскажения  
График помехозащищенности при равномерном распределении помехи по спектру
рис.1.23.

а) б)

 

При введении предыскажения (рис. 1.23б) помехозащищенность составляю­щих полезного сигнала на верхних частотах возрастает, а на ниж­них — снижается. Последнее допустимо, так как при работе без предыскажения нижних по частоте в каналах имеется некоторый запас по помехозащищенности. Увеличение защищенности от собственных шумов в верхних по частоте каналах позволяет выполнить нормы на собственные шумы при более низких уровнях (на рис. ) на входе усилителей, т.е. при большей длине усилительных участков.

В современных многоканальных системах в основном приме­няют так называемое линейное предыскажение, при котором уро­вень передачи линейно зависит от частоты.




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.