2.3 Импульсные помехи
Для индустриальных радиопомех (ИРП), проникающих через антенну, восприимчивость РПрУ может быть оценена моделью, рассмотренной в § 2.2. Для учета помех, поступающих из сети питания, используются специальные параметры: коэффициент переноса сетевых помех kПС, коэффициент электрической индукции kЭИ, коэффициент переноса радиопомех kПР.
Коэффициент kПС характеризует связь между сетью питания и входной цепью радиоприемника: kПС = 20 lg (UПС/UП.ВХ), где UПС – напряжение индустриальных радиопомех на розетке сети питания; UП.ВХ – напряжение ИРП, проникших из сети по внутренним цепям на вход приемника. Для вещательных РПрУ диапазона 0,15 ...1,605МГц нормированное значение kПС = 60 дБ, для остальных частотных полос 50 дБмкВ.
Коэффициент kЭИ характеризует влияние напряжения UЭИ, наводимого источником индустриальных радиопомех между корпусом РПрУ и землей при условии, что обе компоненты создают одинаковый эффект на выходе:
kЭИ = 20 lg(UЭИ/UП.ВХ).
Этот коэффициент нормирован только для радиоприемников АМ-сигналов ОНЧ-НЧ диапазонов.
Коэффициент kПР характеризует восприимчивость антенно-фидерного тракта при коллективном использовании антенны: kПР = hA + kПС, где действующая, высота антенны hA = 20 lg(UПФ/UПА). Здесь коэффициент kПС определяется (10.4), а UПФ, UПА — напряжения ИРП на выходе антенного фидера и на входе антенны. Для РПрУ диапазонов 0,15... 1,605; 1,605...30 и 30 ... 300 МГц значения kПР = 60, 55 и 65 дБмкВ; для телевизионных приемников 65... 70 дБмкВ.
Для защиты РПрУ от импульсных радиопомех применяются
многие из способов, рассмотренных в § 10.2, с учетом специфики этих помех.
Временная селекция импульсных помех основана на бланкировании принимаемой реализации сигнала при появлении помех.
При амплитудной селекции используются два варианта устройств – с неглубоким и глубоким ограничением. В первом случае тракт УПЧ строится по схеме ШОР: широкополосный усилитель – амплитудный ограничитель – решающая схема. Уровень ограничения UОГ выбирается выше пикового значения суммарного напряжения сигнала и шума, поэтому в отсутствие помех РПрУ работает в режиме линейного усиления. Для ослабления влияния помех следует использовать рабочие сигналы с малым пик-фактором. Этому требованию отвечают псевдослучайные последовательности.
Необходимое условие эффективной работы схемы ШОР – автоматическое регулирование уровня UОГ = Uт0,
где Uт0 — максимальный выброс суммарного напряжения. Сложность такого следящего устройства обусловлена тем, что оно должно успевать реагировать на изменения Uт0, но не реагировать на импульсные помехи. Кроме того, сосредоточенные помехи могут вызвать подавление сигнала в ограничителе прежде, чем решающая схема изменит уровень UОГ. Поэтому схему ШОР нецелесообразно использовать в каналах, перегруженных сосредоточенными помехами.
При втором способе амплитудной селекции тракт УПЧ строится по схеме ШОУ: широкополосный усилитель — АО — узкополосный усилитель, а уровень ограничения устанавливается UОГ < Uт0, то и UОГ < U Ст. При поступлении прямоугольных импульсов помех с амплитудой UПт и длительностью ТП на выходе широкополосного усилителя появляется импульс с экспоненциальной огибающей длительностью
ТП 1/ПШУ,
а на выходе ограничителя формируется трапецеидальный импульс с амплитудой
UОГ < UПт КШУ ехр (–ТП/ 2ШУ),
где КШУ – коэффициент передачи широкополосного усилителя; ШУ 1/3ПШУ – постоянная времени резонансного контура с полосой ПШУ.
Длительность этого импульса ТП = 2 ln(UПтКШУ/UОГ)/3ПШУ.
В узкополосном усилителе с постоянной времени контура УУ 1/3ПУУ колебания будут нарастать и в момент t = ТП достигнут значения
UПт = КУУ UОГ {1 – ехр[– 2(ПУУ/ПШУ) ln(UПтКШУ/UОГ)]}-1 .
Так как амплитуда сигнала, для которого ПУУ 1/ ТС составляет UСт = КШУ КУУ UСтax, то отношение
(UСт / UПт)ВЫХ ={1 – ехр[– 2(ПУУ/ПШУ) ln(UСт/UПт)ВХ]}-1 .
Таким образом, при (UСт/UПт)ВХ > 1 схема ШОУ обеспечивает тем больший выигрыш в помехоустойчивости, чем больше отношение ПШУ /ПУУ.
Однако с расширением ПШУ возрастает число сосредоточенных помех и, как следствие, вероятность образования комбинационных составляющих помех на выходе АО, проникающих в полосу ПУУ и способных вызвать подавление сигнала. Поэтому обычно выбирают ПШУ = (2,5 ...7) ПУУ.
Для ослабления импульсных помех применяется также квазисогласованная фильтрация. Отношение сигнал/помеха на выходе квазисогласованного фильтра (КСФ) зависит от формы сигнала и АЧХ фильтра. Для импульсных сигналов прямоугольной формы длительностью ТС и фильтра в виде одиночного резонансного контура
h2КФ = h2С тax[{[1 – ехр[– 2(ПКФ ТС)]2 / [П2КФ ехр(– 4ПКФ ТС)].
Следовательно, значение h2КФ возрастает с уменьшением полосы пропускания фильтра ПКФ. Однако, чрезмерное сужение полосы пропускания ПКФ при длительных сигналах может ухудшить помехоустойчивость приема при сосредоточенных помехах.
Интегральный прием ослабляет действие импульсных помех. Превышение сигнала над помехой на выходе интегратора
h2СИ = PСTС/2П ПЭФth(ПЭФTС),
а коэффициент энергетического выигрыша по сравнению с КСФ
= 3,32 th(ПЭФTС)/ПЭФTС.
Таким образом, интегральный прием сравнительно мало уступает оптимальной фильтрации, но проще в технической реализации.
При приеме дискретных сигналов на фоне длительных импульсных помех может оказаться эффективной система БАРУ, избирательное действие которой основано на различии длительностей сигнала TС и помехи TП. При отсутствии БАРУ помеха может перегрузить усилительный каскад и блокировать сигнал. Постоянная времени системы БАРУ составляет 0,25... 0,5 мкс, и поэтому она реагирует на помехи длительностью 5... 10 мкс.
В цифровых радиолиниях в спектре излучаемых сигналов могут присутствовать интенсивные дискретные компоненты, создающие помехи аналоговым линиям с ЧМ сигналами. Поэтому здесь также рекомендуется применять сигналы дисперсии (СД) в виде кодов Хаффмена.
Для подавления импульсных помех в РПрУ могут использоваться компенсаторы. Быстродействие таких устройств должно быть значительно выше, а сами они отличаются бόльшей сложностью, чем компенсаторы сосредоточенных помех.