Textul prelegerii nr. 8
pe discipline: "Teoria comunicării electrice"
Într-un canal de comunicare real, semnalul este distorsionat în timpul transmisiei și mesajul este reprodus cu o anumită eroare. Cauza unor astfel de erori sunt distorsiunile introduse de canalul însuși și interferențele care afectează semnalul.
Frecvența și caracteristicile de timp ale canalului determină așa-numitele distorsiuni liniare. În plus, canalul poate contribui, de asemenea, la distorsiuni neliniar, datorită neliniarității uneia dintre legăturile sale. Atât distorsiunile liniare cât și cele neliniare sunt cauzate de caracteristicile cunoscute ale canalelor și pot fi eliminate prin corecție. Interferențele nu sunt cunoscute în avans, prin urmare nu pot fi eliminate.
Studiul proprietăților fizice ale interferențelor este necesar pentru construirea competentă a tuturor elementelor canalului de comunicare.
Vom numi interferențe orice impact aleatoriu asupra unui semnal, ceea ce agravează corectitudinea reproducerii mesajelor transmise. Interferența este foarte diversă atât în ceea ce privește originea, cât și în proprietățile sale fizice.
Caracteristica cea mai brută a interferenței este indicarea densității sale spectrale. Din acest punct de vedere, interferența este împărțită în bandă largă. a cărui spectru este mult mai larg decât spectrul semnalului, și bandă îngustă sau concentrată, lățimea spectrului de frecvență fiind comensurabilă cu lățimea spectrului de semnal.
Prin structura sa de timp, interferența este împărțită în lin și impuls. Pentru o interferență lină, este caracteristic faptul că plicul cu probabilitate ridicată se află într-un interval mic, în apropierea valorii medii. Plicul de zgomot de impuls este mai probabil să fie în afara acestui interval. Nu există o margine ascuțită între zgomotul neted și cel de impuls.
Fig. 1. Interferențe concentrate.
Fig. 2. zgomot de impuls.
H și Fig. 1, 2 prezintă un exemplu de plicuri A (t) și densități de putere spectrale G (f) ale realizărilor tipice ale zgomotului concentrat și impuls.
În canalele radio sunt adesea împiedicări atmosferice, cauzate de procesele electrice din atmosferă și, mai ales, de descărcările de trăsnet. Energia acestor perturbări este concentrată în principal în regiunea undei lungi și medii.
Interferențele puternice sunt create și de instalațiile industriale. Acesta este așa-numitul zgomot industrial care rezultă din modificările bruște ale curentului în circuitele electrice ale instalațiilor electrice. Aceasta include interferența cu vehiculele electrice, motoarele electrice, sistemele de aprindere a motorului.
Tipul comun de interferență este interferența de la posturile și posturile de radio străine.
Acestea sunt cauzate de încălcarea regulilor de distribuire a frecvențelor de funcționare, de stabilitatea necorespunzătoare a frecvențelor și de filtrarea slabă a armonicelor de semnal, precum și de procesele neliniare în canale.
În canalele de comunicații prin cablu, principalul tip de interferență este zgomotul de impuls și întreruperea comunicării. Apariția zgomotului de impuls este adesea asociată cu comutarea automată și conversația încrucișată. Întreruperea comunicării este un fenomen în care semnalul din linie dispare brusc sau dispare.
Practic, în orice domeniu de frecvență, zgomotul intern al echipamentului are loc datorită mișcării haotice a suporturilor de încărcare în dispozitivele de amplificare, rezistențe și alte elemente ale echipamentului.
Aceste interferențe sunt afectate în special de comunicațiile radio din banda VHF. În acest interval există și jammers cosmice. asociate cu procesele electromagnetice care apar în soare, stele și alte obiecte extraterestre.
1. Trebuie remarcat faptul că nu există o diferență fundamentală între semnal și interferență. În plus, ele există în unitate, deși sunt opuse acțiunii lor. Astfel, radiația emițătorului radio este un semnal util pentru receptorul la care este destinată această radiație și o împiedicare a unui alt receptor. Radiația electromagnetică a stelelor este una din cauzele zgomotului cosmic din gama de microunde și, prin urmare, reprezintă o piedică pentru sistemele de comunicații. Pe de altă parte, această radiație este un semnal prin care se determină anumiți parametri fizico-chimici.
Aditivi și interferențe multiplicative
În toate sistemele de comunicații, semnalul observat provenind de la ieșirea canalului până la intrarea receptorului (demodulatorul) poate fi reprezentat ca sumă:
interferența adițională aleatorie într-un canal continuu.
Interferența aditivă (naturală) la originea sa este împărțită în interior, care apare în canal, în principal în echipamente și canale externe care provin din surse externe.
În sistemele de telecomunicații zgomotul intern cauzat de zgomotul termic (mișcarea aleatorie a electronilor în conductori) zgomot împușcat (fluctuații ale numărului de transportatori, depășind bariera de potențial în dispozitive electronice). Zgomotul termic este în principiu inevitabil. Acestea pot fi reduse prin scăderea temperaturii acelor părți ale canalului unde nivelul semnalului este scăzut (circuite de intrare și receptor UHF). Zgomotul zgomotului poate fi redus prin construirea rațională a echipamentului. Completă eliminați-le nu pot.
Zgomotul intern poate fi, de asemenea, atribuit "fundalului" curentului alternativ, a tot felul de pickups și așa mai departe.
Interferențele externe după originea lor sunt împărțite în:
interferență reciprocă - semnale atenuate ale altor canale de comunicare;
zgomotul industrial - sunt create de diverse echipamente electrice;
Zgomotul atmosferic - provocat de descărcările de trăsnet apropiate și îndepărtate
Interferența include și interferența cauzată de trecerea semnalelor străine împreună cu un semnal util prin circuitele neliniare ale HLR. Acestea includ interferențe de contact, tipice pentru facilitățile de radio mobile.
Caracteristicile fizice comune ale interferențelor.
Interferența internă este în bandă largă și netedă. În acest caz, zgomotul termic și zgomotul au o densitate spectrală de putere constantă într-o bandă de frecvență foarte largă.
Densitatea spectrală unilaterală a puterii de zgomot termic creată de fluctuația electronilor din conductor nu depinde de rezistența sa și de curentul care trece prin el și este egal cu:
Natura zgomotului depinde de tipul de dispozitiv electronic în care acestea apar. Principala lor diferență față de zgomotul termic este dependența intensității zgomotului de curentul care trece prin instrument. Densitatea spectrală a zgomotului este proporțională cu componenta DC a acestui curent și este practic aceeași pentru toate frecvențele domeniului de funcționare al instrumentului.
Interferențele interferente sunt adesea îngustate și pot fi fie netede, fie pulsate. Interferențele industriale și atmosferice sunt în bandă largă și constau dintr-o componentă pulsată și netedă.
Interferența aditivilor este bine aproximată printr-un proces aleatoriu Gaussian. Acest lucru se datorează faptului că interferența se formează prin însumarea unui număr foarte mare de acțiuni individuale, independente unul de altul sau slab dependente și având valori de aproximativ aceeași ordine. În aceste condiții, teorema limitei centrale este valabilă, iar suma acestor efecte diferă foarte puțin de procesul Gaussian.
Interferența multiplicativă (artificială) este interferența cauzată de modificările aleatoare ale parametrilor canalului de comunicație (înmulțit cu semnalul):
1. Interferența aditivilor este o piedică naturală, iar o interferență multiplicatoare este o piedică artificială.
2. În canalele reale de comunicare, interferențele aditive și multiplicative au loc de obicei.
Fluctuație și zgomot concentrat
Interferențele de fluctuație sunt zgomote. Termenul "zgomot" se referă la semnalele electrice nedorite care sunt întotdeauna prezente în sistemele electrice. Prezența zgomotului suprapus peste semnal "umbre" sau maschează semnalul; Acest lucru limitează capacitatea receptorului de a lua decizii exacte cu privire la semnificația simbolurilor și, prin urmare, limitează viteza transferului de informații. Natura zgomotului este diferită și include atât surse naturale, cât și surse artificiale. Zgomot artificial - acesta este zgomotul aprinderii prin scânteie, comutarea zgomotului de impuls și zgomotul provenit de la alte surse de radiații electromagnetice. Zgomotele naturale provin din atmosferă, soare și alte surse galactice.
Particularitatea zgomotului termic este că densitatea spectrală de putere (SPM) este aceeași pentru toate frecvențele (de la unități Hz la 10 12 Hz).
Fig. 3. Densitatea de putere spectrală a zgomotului alb
Zgomotul cu un SPM constant în întreaga gamă de frecvențe se numește alb.
Funcția de autocorelare (ACF) de zgomot alb este dată de transformarea Fourier inversă a SPM:
Ar trebui subliniat faptul că
Puterea medie Pm a zgomotului alb este infinită, deoarece lățimea benzii BS este infinită. În natură, nu există BSH. Dar este un model bun pentru cercetarea zgomotului. Funcția delta în ecuația pentru BSh înseamnă că BS complet nu corelează cu propria sa versiune părtinitoare pentru orice t> 0.
Prin concentrat prin interferența de spectru este acceptat pentru a transporta semnale de posturi de radio străine, bruierea, generatoare de radiatii de inalta frecventa pentru diferite scopuri (industriale, medicale), etc. In unele cazuri, aceste oscilații sunt continue (de exemplu, semnale de radiodifuziune și televiziune și posturi de televiziune), în altele .. - ele sunt impulsive în natură (semnale de la stațiile radiotelegrafice și sistemele de transmisie de date). În contrast cu lățimea de fluctuație a interferenței spectrului centrat în cele mai multe cazuri, nu depășește lățimea de bandă a receptorului, și, în unele cazuri, este mult mai îngust această bandă. Scurtă val axat pe spectrul interferență sunt principalele determinarea calității conexiunii și sunt considerate vibrații aleatorii cu amplitudini și fluctuațiile de fază (fading), dintre care distribuția este aceeași ca și cea a semnalelor utile. personal (industrial, medical) și așa mai departe, interferențe deliberate, reprezentări ale radiațiilor.
1. Efectul unui canal cu zgomot Gaussian adițional alb (ABGN) asupra procesului de detectare este că zgomotul afectează independent fiecare simbol transmis. Un astfel de canal este numit canal fără memorie.
2. Interferența concentrată este interferența în care lățimea spectrului este proporțională cu lărgimea spectrului de semnal sau deja.
Trimiteți-le prietenilor: