I. По месту расположения источника помех относительно приемного устройства

внутренние (собственные шумы)

Внешние

II. По структуре и характеру спектра III. По воздействию на полезный сигнал IV. По характеру источника помех

мультипли-кативные

промышлен-ные (инду-стриальные)

радиопомехи от других радиосистем (в т.ч. интермоду-ляционные)

атмосферные (атмосферики)

импульсные

сосредото-ченные

аддитивные

флуктуа-ционные

из-за радиоизлу-чения поверхности Земли

Рисунок 3.1 - Классификация помех радиоприему

По воздействию помех на полезный сигнал они подразделяются на аддитивные и мультипликативные.

Аддитивные (от лат. additivus – прибавляемый) помехи взаимодействуют с полезным сигналом по закону сложения, поэтому напряжение сигнала на входе радиоприемника

где U_C(t) и U_П(t) – соответственно, напряжения полезного сигнала и помехи.

Мультипликативные (от лат. multiplico – умножаю, увеличиваю) помехи взаимодействуют с полезным сигналом по закону умножения, модулируя его.

Практически легче избавиться от влияния аддитивных помех, например, за счет увеличения мощности передатчика.

На частотах ниже 100 МГц интенсивность внешних помех, как правило, оценивается по напряженности поля E_П в полосе частот 1 кГц. При этом напряжение помех на входе радиоприемника

где f – полоса частот, в которой производится прием, кГц; l_Д – действующая длина приемной антенны при приеме ненаправленных помех.

гед W_Ф – волновое сопротивление фидера, _Ф и _А – соответственно, КПД фидера и антенны.

Мощность, развиваемая внешними помехами на входе приемника

На частотах выше 100 МГц интенсивность источников внешних помех оценивается величиной яркостной температуры источника шума T_Я. Это температура абсолютно черного тела, создающего в точке приема такую же спектральную плотность излучения, как и реальный источник.

Уровень шума на выходе приемной антенны зависит как от T_Я, так и от направленных свойств приемной антенны. Оценка мощности шума производится по величине шумовой температуры антенны T_Ш.А

где G – коэффициент усиления приемной антенны в различных направлениях относительно изотропной антенны;  - полный телесный угол ( = 4).

На практике встречаются два основных случая.

Первый, когда угловые размеры источника помехи малы по сравнению с шириной диаграммы направленности антенны, т.е. телесный угол источника _И значительно меньше _А.

При этом G  const и

где среднее значение яркостной температуры источника шума

Этот случай обычно имеет место при приеме излучений дискретных источников помех.

И второй, когда в пределах диаграммы направленности антенны яркостная температура практически постоянна.

Тогда Т_Ш.А  Т_Я, поскольку .

Этот случай наиболее характерен при приеме шумов узконаправленными антеннами.

Полная мощность внешних шумов, обусловленная действием всех источников

где k = 1.3810^-23 ВтГцград^-1 – постоянная Больцмана^*, f – эквивалентная шумовая полоса приемника, Гц.

По характеру источника помехи бывают промышленными (индустриальными), космическими (галактическими), атмосферными (атмосферики), из-за радиоизлучения поверхности Земли и радиопомехи от друих радиосистем (в т.ч. интермодуляционные).

Промышленные (индустриальные) помехи обусловлены излучением различных промышленных и бытовых электрических установок и приборов. Например, они возникают при включении и выключении агрегатов и сетей, при искрении в пантографах электроподвижного состава, при работе систем зажигания в двигателях внутреннего сгорания и др.

Атмосферные помехи (атмосферики) вызваны радиоизлучением атмосферных газов и гидрометеоров, грозовыми разрядами, электризацией частиц (пыли, песчинок, сухого снега и пр.) при их трении друг об друга и об антенну.

Разряд молнии является мощным источником излучения с широким непрерывным спектром частот, максимальная интенсивность излучения соответствует области звуковых частот. Радиус действия грозового разряда на частотах свыше 30 МГц ограничивается расстоянием прямой видимости, на более низких частотах может составлять тысячи километров.

На рисунке 3.3 приведены графики зависимости атмосферных и промышленных помех от частоты.

Как видно из рисунка 3.3, на частотах свыше 30 МГц уровень атмосферных помех резко снижается.

Космические (галактические) радиопомехи состоят из общего фона, который образуется за счет теплового радиоизлучения межзвездного ионизированного газа и нетеплового излучения в результате неравномерного движения заряженных частиц в межзвездных магнитных полях, а также, из-за излучения дискретных источников, таких как Солнце, Юпитер, Сатурн, Венера, Марс, Луна, радиотуменности Кассиопея, Лебедь, Телец, кометы.

Яркостная температура Галактики определяется по следующей эмпирической формуле

где f – частота излучения, МГц.

На рисунке 3.4 показано изменение напряженности поля космических помех.

Максимальный уровень излучения наблюдается в направлении галактического центра (Млечного пути), на частотах более 1 ГГц она пренебрежимо мала.

Поверхность Земли, как и всякое нагретое тело, является источником электромагнитного излучения в очень широком диапазоне частот. Интенсивность помех, обусловленных радиоизлучением поверхности Земли оценивается яркостной температурой Земли

где Т_З – кинетическая температура Земли, Т_З = 290 К;  – коэффициент отражения электромагнитной энергии от поверхности Земли.

Комплексный коэффициент отражения определяется формулами Френеля^*

для горизонтальной поляризации

для вертикальной поляризации

где  - диэлектрическая проницаемость Земли (смотри таблицу 3.2);  - удельная проводимость земного покрова, См/м;  - угол места антенны, град.

Как видно на рисунке 3.4, напряженность поля помех, обусловленных радиоизлучением поверхности Земли, увеличивается с частотой и может оказать существенное влияние на полезный сигнал с частотой выше 10 МГц.

Наконец, могут быть радиопомехи от других радиосистем и радиоустройств, в т.ч. интермодуляционные (от лат. inter – между, взаимно и modulatio – мерность, размерность). Сущность этих помех и методы борьбы с ними будут определены при непосредственном рассмотрении организации работы конкретных транспортных радиосистем.