2. ПОМЕХИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Общие сведения о помехах

На вход приемного устройства телеуправления, телеизмерения или телесигнализации одновременно с полезным сигналом поступают помехи, наводимые от источника помех в различных частях тракта передатчик – приемник сообщений, и главным образом в канале связи.

Помехой называется стороннее возмущение, мешающее правильному приему. Помехи вызывают дополнительную погрешность телеизмерения или искажения при передаче сигналов телеуправления и телесигнализации.

По характеру взаимодействия с сигналом помехи подразделяются на аддитивные и мультипликативные. В общем виде влияние помехи ε на передаваемый сигнал x может быть выражено оператором

В том случае, когда этот оператор вырождается в сумму

помеха называется аддитивной. Аддитивную помеху часто называют шумом. Если же оператор vˆ может быть представлен в виде

где случайный процесс ν(t) неотрицателен, то помеху ν(t) называют мультипликативной. Если ν(t) – медленный (по сравнению с x ) процесс, то явление,

вызываемое мультипликативной помехой, носит название замирания. Оператор vˆ не всегда может быть приведен к основным формулам (2.2) и

(2.3). При одновременном наличии шума и мультипликативной помехи удобно ввести два случайных процесса, выражающих оба вида помехи, т.е. записать:

Природа мультипликативной помехи состоит в случайном изменении параметров канала передачи. Мультипликативную помеху всегда можно свести к эквивалентной аддитивной. Это обстоятельство во многом упрощает исследование действия мультипликативной помехи. Выражение (2.3) можно представить в виде

где v0 – среднее значение стационарного случайного процесса ν ;

εэ – эквивалентная аддитивная помеха, равная εэ = x(v − v0 ).

72

Общая классификация помех и их источников приведена на рис. 2.1.

Источниками помех являются внешние воздействия и внутренние шумы, возникающие в цепях и аппаратуре.

Квнутренним шумам относятся: тепловые шумы, возникающие из–за беспорядочного (случайного) движения свободных электронов в проводах и любых активных элементах; дробовые шумы в полупроводниковых приборах, возникающие благодаря случайной диффузии неосновных носителей и случайному возникновению и рекомбинации пар электрон – дырка.

Врезультате дробового шума ток, образованный эмиттируемыми электронами, не является постоянным и флуктуирует относительно среднего значения.

Внутренние шумы можно отнести к флуктуационным помехам с нормальным законом распределения амплитуд.

Наибольшее влияние на канал связи оказывают внешние помехи, основными из которых являются промышленные установки высокой частоты, медицинское электрооборудование. Основной причиной этих помех является искрообразование.

Промышленные помехи создаются различными электронными устройствами (электрический транспорт, электрическая сварка, системы зажигания в автомобилях, промышленные установки высокой частоты, медицинское оборудование). Основной причиной этих помех является искрообразование.

Кпромышленным также относятся помехи, возникающие при коронном и других электрических разрядах на линиях электропередачи высокого напряжения. Эти помехи наиболее существенны для высокочастотных каналов по ЛЭП.

73

Помехи и их источники

75

74

Атмосферные помехи обусловлены перемещением электрических зарядов в атмосфере. Кроме того, в метровом диапазоне радиоволн и на более высоких частотах существенное значение имеет космический шум, возникающий в результате излучения электромагнитных волн солнцем, звездами и другими космическими объектами. На КВ, СВ и ДВ атмосферные помехи возникают главным образом из–за разрядов молний. К источникам атмосферных помех относятся также небольшие разряды, возникающие при трении наэлектризованных частиц в атмосфере (снег, пыль).

В многоканальных системах возникают специфические перекрестные помехи, обусловленные взаимными влияниями каналов из-за несовершенства аппаратуры.

Все помехи независимо от происхождения разделяются по форме на импульсные, флуктуационные и помехи в виде синусоидальных колебаний.

Помеха называется импульсной, если она состоит из коротких импульсов, следующих друг за другом через промежутки времени, при которых нестационарные процессы от одного импульса успевают заканчиваться до появления следующего импульса помехи.

Простейшей типичной формой элементарных импульсных помех является апериодическая помеха (рис. 2.2), описываемая

U(t)

U0

t

Рис. 2.2. Апериодическая помеха

и полупериодическая помеха (рис. 2.3), для которой

75

t

Рис. 2.3. Полупериодическая помеха

Реальные импульсные помехи являются суммой многих различных простейших (периодических и апериодических) помех и обычно имеют случайные амплитуду, длительность и моменты возникновения импульсов.

Флуктуационная помеха в отличие от импульсной имеет форму хаотически изменяющегося непрерывного колебания (рис. 2.4).

U(t)

t

Рис. 2.4. Флуктуационная помеха

76