5.7.2 Классификация помех в линиях связи

Помехами называются посторонние электромагнитные возмущения n(t), накладывающиеся на передаваемые сигналы S(t) и препятствующие приему сигналов.

Помехи по своей форме делятся на:

1. синусоидальные – помехи от промышленной сети с частотой 50 Гц, от медицинских установок и различных аппаратов;

2. импульсные – в виде отдельных импульсов или групп импульсов, например, помехи от систем зажигания двигателей внутреннего сгорания;

3. хаотические – например, тепловой шум (броуновское движение).

По характеру мешающего воздействия помехи делятся на:

1. аддитивные – если в канале связи помеха n(t) складывается с полезным сигналом S(t), т.е. Z(t)= S(t)+ n(t);

2. мультипликативные – если воздействие помехи n(t) эквивалентно изменению коэффициента передачи канала связи Z(t)= S(t)∙n(t).

Аддитивные помехи имеют следующие основные виды:

1. помехи соседних радиоканалов, возникающие, например, из-за перекрытия спектров соседних каналов по несущей частоте.

Рисунок 5.8 – Перекрытие соседних каналов связи с несущими

частотами f₀₁ и f₀₂

Меры борьбы – раздвигание несущих частот соседних каналов не менее чем на две полуширины спектров сигналов;

2. промышленные помехи. К ним относят электромагнитное излучение, вызванное возникновение затухающих колебаний при искрообразовании в различных электрических устройствах. Они проявляются в беспорядочном треске и щелчках в телефонах.

Меры борьбы – предотвращение или уменьшение искрообразования, использование фильтров для замыкания ВЧ колебаний в устройствах, экранирование радиоаппаратуры;

3. атмосферные помехи. Причина возникновения – электромагнитное излучение при грозовых разрядах, проявляются на длинных и средних волнах в виде сильного нерегулярного треска в телефонах.

Меры борьбы – удаление в ультракоротковолновый диапазон, свободный от этого вида помех;

флюктуационные помехи – эти помехи являются внутренними шумами, под ними подразумеваются случайные колебания токов и напряжений в элементах радиоаппаратуры. Такие помехи представляют собой последовательность коротких импульсов, имеющих случайный момент появления.

5.7.3 Помехи в линиях связи

Помехи в виде электрического шума можно определить как нежелательную энергию, которая сопровождает сигнал в электронной системе. В любой системе кроме сигнала всегда присутствуют шумы. Примером шумов могут служить перекрестные помехи, когда во время телефонного звонка происходит коммутация двух различных телефонных линий, в результате чего можно в трубке слышать, то что говорят другие люди. Другим примером являются внутриканальные помехи, которые иногда возникают в телевизионных системах под воздействием атмосферных явлений. При этом телевизионный сигнал начинает распространяться на расстояния, превышающие обычные. Это приводит к возникновению взаимных помех с локальными радиостанциями, ведущими вещание на тех же частотах.

В системах связи различают два типа помех: промышленные или искусственные и естественные. Искусственные возникают в результате воздействия на систему разнообразных источников электромагнитных излучений, например, промышленное оборудование, некоторые типы ламп накаливания и др. Естественные помехи проявляются в результате природных явлений, например характерное потрескивание в радиоприемнике, вызванное разрядами молнии в атмосфере. Это пример атмосферных помех. Другим источником шума является космическое излучение, он называется космической помехой. Он вызван излучением звезд в результате протекающих в них процессов преобразования энергии. Кроме того часть помех в систему вносят электронные компоненты. В этом случае говорят о шумах. К ним относят:

1) тепловой шум – шум, возникающий в процессе теплового возбуждения атомов проводника или резистора, в результате чего возникают свободные электроны. Эти электроны хаотически движутся в различных направлениях с различными скоростями. Их движение приводит к появлению случайной разности потенциалов на концах проводника или резистора. Таким образом возникает тепловой процесс.;

2) дробовой шум возникает везде, где через какое-либо активное устройство течет постоянный или переменный ток и происходят случайные колебания величины этого тока, которые накладываются на сигнал и искажают его. Название дробового шума происходит от специфического потрескивания, которое можно услышать в наушниках если усилить сигнал с помощью усилителя низкой частоты;

3) фликер-шум возникает в полупроводниковых, вакуумных и др. устройствах вследствие дефектов кристаллической структуры материала, которые приводят к флуктуациям проводимости. Происхождение шумов до сих пор до конца не выяснено. Фликер-шумы нельзя смоделировать поскольку они изменяются от устройства к устройству. В большинстве практических применений на частотах свыше 10кГц фликер-шумом можно пренебречь. Условно считают, что фликер-шум занимает полосу 0,1…10³Гц.

Для оценки качества системы используется параметр отношение сигнал/шум – это отношение максимального значения напряжения сигнала к эффективному значению напряжения шума в соответствии с (3.24):

(5.46)

Отношение сигнал/шум часто определяют в децибелах:

, дБ. (5.47)

Иногда в качестве отношения сигнал/шум берут отношение мощности сигнала P_s и средней мощности помехи P_п , также выраженное в децибелах:

, дБ. (5.48)

Типичные значения приемлемого отношения сигнал/шум составляют около 50-60дБ для высококачественного радиовещания музыкальных программ, 16дБ – для передачи речи с низким качеством и до 30 дБ – для коммерческих телефонных систем, 60 дБ – для телевизионного вещания с хорошим качеством. Общее отношение сигнал/шум всех цепей системы определяется произведением, а при выражении в децибелах суммированием.