Искажения и помехи в каналах.

ИСКАЖЕНИЯ И ПОМЕХИ В КАНАЛАХ.

Искажение сигнала - нежелательное изменение формы сигнала, обусловленное реакцией отклика цепей и устройств, по которым проходит сигнал.

Т.к. искажения обусловлены известными характеристиками канала, их можно в значительной степени скорректировать при проектировании (но не на 100%).

ПОМЕХА - любое мешающее внешнее или внутреннее воздействие на сигнал, вызывающее случайные отклонения принятого сигнала от передаваемого. Помехи не связаны с каналом и сигналом, заранее неизвестны и поэтому их влияние не может быть устранено полностью. (В этом их отличие от искажений).

ИСКАЖЕНИЯ. В зависимости от вида цепей, по которым проходит сигнал, искажения бывают линейными и нелинейными.

1. Линейные искажения возникают в результате реакции линейных цепей, содержащих реактивные элементы С и L. В спектре отклика отсутствуют новые составляющие.

1.1 Случайные линейные искажения - их нельзя предугадать. Они не подчиняются никаким законам

1.2 Детерминированные линейные искажения - возникают из-за неравномерности АЧХ и ФЧХ и из-за ограниченной полосы пропускания канала.

1.2.1 Амплитудно-частотные искажения - возникают в результате изменения амплитуд гармонических составляющих сигнала.

а) АЧХ входного сигнала;

б) АЧХ коэффициента передачи канала;

в) АЧХ выходного сигнала.

Амплитуды гармоник отклика меняются так же, как коэффициент передачи канала. Форма сигнала искажается.

Больше проявляется в звуковом вещании и в телефонии - изменяется тембр и окраска звучания.

1.2.2 Фазо-частотные искажения - возникают из-за инерционности линейной цепи в результате изменения начальных фаз гармонических составляющих сигнала (для разных гармоник разное t задержки).

Больше проявляется в телевизионном вещании.

2. Нелинейные искажения - возникают в результате реакции нелинейных цепей. В спектре отклика появляются новые составляющие (гармоники), отсутствующие в спектре воздействия. Спектр сигнала расширяется. В отклике проявляются посторонние признаки, например, хрипы. Для оценки нелинейных искажений - коэффициент искажений К_И, равный отношению корня квадратного из суммы квадратов амплитуд паразитных гармоник на выходе нелинейного элемента к амплитуде полезной гармоники.

3. Переходные искажения возникают во время переходных процессов в линии связи, в цепях передатчика и приемника.

Классификация помех.

1. Характер помехи.

1.1 Аддитивная - мгновенные значения помехи складываются с мгновенными значениями сигнала. Воздействует на устройство независимо от сигнала, даже при его отсутствии.

1.2 Мультипликативная - мгновенные значения помехи перемножаются с мгновенными значениями сигнала. Возникают из-за непрерывных или дискретных изменений параметров тракта передачи. Ощущается только при наличии сигнала в системе связи.

2. Происхождение помех.

2.1 Внутренние - возникают в различных элементах и устройствах внутри данной системы связи. Носят флуктуационный характер (флуктуации - случайные отклонения величины от ее среднего значения). Обусловлны физическими процессами, протекающими на молекулярном уровне. Принципиально неустранимы.

2.1.1 Дробовой шум - флуктуации электрического тока в полупроводниковых приборах из-за случайных возникновений, рекомбинаций и диффузии дырок и электронов. (В электронных лампах из-за эмиссии электронов.)

2.1.2 Тепловой шум - флуктуация электродвижущей силы (ЭДС) на выводах резистора, обусловленной тепловым движением электронов в веществе резистора (в разных точках резистора разный потенциал - резистор как источник ЭДС)

2.2 Внешние помехи - помехи от посторонних источников - возникают вне данной системы связи.

2.2.1 Промышленные – связаны с деятельностью человека. Возникают в электрических цепях электроустановок (электротранспорт, медицинские установки, электродвигатели и др.)

2.2.2 Атмосферные – обусловлены электрическими процессами в атмосфере (грозовые разряды молнии, оседание наэлектризованных частиц пыли и инея на антенну и др.).

2.2.3 Космические – электромагнитные излучения Солнца, звезд, галактик и других внеземных объектов (максимально – Солнце).

2.2.4 Помехи от взаимодействия с Землей – обусловлены поглощением энергии радиоволн парáми воды и кислорода, содержащимися в атмосфере Земли.

3. Форма помех.

3.1 Периодические – создаются другими системами связи. Обычно узкополосные.

3.2 Импульсные – в виде одиночных коротких импульсов различной длительности и интенсивности. Интервалы времени между импульсами - случайные, достаточные для затухания перехóдного процесса.

3.3 Гладкие – последовательность импульсов различной длительности и интенсивности с такой частотой повторения, что следующий импульс появляется, когда U или ток предыдущего импульса еще не достигли нуля.

3.4 Флуктуационные – имеют форму хаотически меняющегося непрерывного колебания. Выбросы, превышающие средний уровень помехи более, чем в 3-4 раза, практически отсутствуют.

В реальных каналах электросвязи обычно действует совокупность разных случайных помех. Наиболее подвержены помехам линии передачи. Особо опасны помехи в местах, где наиболее слабый сигнал (приемная антенна).

Каждый вид помех имеет свой закон распределения спектральных плотностей мощности S(ω) – рис.

Пути борьбы с помехами рассмотрим позже в разделе «Помехоустойчивость».

Литература: Шинаков. 59-60, 221-228

Панфилов. 16-20

Комаров., ч.II 47-51

Дата добавления: 2015-08-28