1.2. Помехи радиоприему.

В общем виде высокочастотное колебание, действующее на входе устройства, может быть представлено следущим образом:

(1.1.3)

,

где К(t) – мультипликативная помеха;

u_П(t) – аддитивная помеха.

К мультипликативным помехам относят колебания уровня или фазовые искажения радиосигнала, связанные с условиями распространения радиоизлучения.

Аддитивные шумы делятся:

1. сосредоточенные по спектру помехи – это помехи в виде синусоидальных колебаний, модулированных по одному или нескольким параметрам. Ширина ее спектра много меньше несущей частоты или сопоставима со спектром сигнала.

2. импульсные помехи – регулярная, чаще хаотическая последовательность кратковременных импульсов, длительность которых меньше, а интервал следования больше длительности переходных процессов в тракте УПиОС.

3. флуктуационные помехи – хаотическая последовательность кратковременных импульсов, следующих друг за другом так быстро, что отдельное возмущение от каждого из них перекрываются, образуя непрерывный случайный процесс.

Ниже приведена полная классификация помех в зависимости того или иного вида их происхождения [2].

Рис. 1.2.1. Классификация помех

Рассматривать все виды помех особого смысла не имеет, ввиду малого влияния некоторых из них на проектируемое устройство. Ниже рассмотрены наиболее вероятные и вносимые существенный вклад в общий вид полезного сигнала помехи.

1.2.1. Непреднамеренные помехи.

Рассмотрим классификацию помех по месту их происхождения. По этому признаку непреднамеренные помехи класси­фицируются на межсистемные, действующие между различными радиоприемными устройствами (далее РПрУ); внутрисистемные, появляющиеся в отдельных трак­тах, блоках, субблоках и радиосредствах одного и того же РПрУ в про­цессе взаимодействия различных узлов; и индустриальные, обязанные своим происхождением электрическим и электронным устройствам, которые не содержат высокочастотных трактов.

Межсистемные помехи подразделяются на основное излучение, предназначенное для передачи сигналов РЭС, функционирование ко­торой оказывает вредное воздействие на проектируемое РПрУ, и на нежелательное излучение, возникающее в мешающей РЭС за преде­лами необходимой полосы радиочастот. Если появление межсистемных помех связано с излучением,- распространением и приемом электро­магнитных волн, то внутрисистемные помехи наводятся самыми разнообразными путями, в том числе через окружающее пространство с помощью электромагнитных волн.

Внутрисистемные помехи подразделяются на паразитные наводки, обусловленные основным видом электромагнитных колебаний в от­дельных узлах радиосистемы или в отдельных радиоустройствах; по­мехи, возникающие из-за собственного излучения РЭС; контактные по­мехи; помехи, обусловленные переходными процессами в трактах РЭС; помехи, обусловленные самовозбуждением отдельных цепей.

Под паразитными наводками подразумеваются электромагнитные колебания, которые появляются в каких-либо частях системы за счет связей с другими частями по электрическим цепям, непредусмотрен­ные ни принципом действия, ни схемой РЭС. Как следует из опре­деления, электромагнитные колебания, паразитные для одних узлов— приемников наводки, являются основным продуктом при функциони­ровании других узлов рассматриваемой системы — источников на­водки. Электрические цепи между приемником и источником наводки, по которым осуществляется передача паразитной наводки, называ­ются паразитными связями.

Помехи из-за собственного излучения поступают на вход прием­ника и в отдельные его устройства через окружающее пространство. Они отличаются от межсистемных более сильными связями между передающей антенной и приемниками помех либо между излучате­лями и приемной антенной. От паразитных наводок этот вид помех отличается тем, что цепь связи, по которой передается помеха из-за собственного излучения, включает в себя окружающую среду и при­емную либо передающую антенну. В некоторых случаях в цепь связи входят и приемная, и передающая антенны вместе. Например, в бортовых самолетных РЭС различного назначения, считая все борто­вое радиооборудование принадлежащим одной системе, возможны внутрисистемные помехи из-за близкого расположения антенн. Спо­собы борьбы с собственным излучением во многом отличаются от спо­собов устранения паразитных наводок.

Контактными помехами называются помехи радиоприему, кото­рые возникают при воздействии электромагнитного поля на контакты с переменным сопротивлением движущихся в ближней зоне радио­устройств. Так как контактные помехи появляются в ближней зоне электромагнитного поля, то передающая антенна и радиопередающее устройство (РПУ) относятся к той же РЭС, что и РПрУ. Уровень и характер контактных помех зависят от мощности и частот­ного спектра электромагнитного поля.

Переходные процессы вызывают появление помех во многих цепях РПрУ. Это обусловлено тем, что спектр колебаний при переходных про­цессах довольно широк. Благодаря этому возрастает количество воз­можных путей передачи отдельных составляющих спектра и мешаю­щих воздействий. Помехи из-за переходных процессов специфич­ны.

Помехи вследствие самовозбуждения возникают в результате само­произвольной генерации электромагнитных колебаний электриче­скими цепями, не предназначенными для этих целей. Паразитное воз­буждение нарушает функционирование электронных узлов, в которых оно возникает, и может явиться источником наводок для других блоков и устройств.

И ндустриальные помехи в соответствии со стандартом СЭВ подраз­деляют на 11 групп: 1) электроустройства различного назначения, эксплуатируемые в жилых домах или подключаемые к бытовой элек­троосветительной сети; 2) электротранспорт (трамвай, троллейбус, электропоезд и т. п.); 3) системы зажигания двигателей внутреннего сгорания; 4) устройства, содержащие источники кратковременных по­мех; 5) высокочастотные установки про- Рис. 1.2.2 Зависимость среднего значения на-

мышленного, научного и меди­- пряженности поля помех от частоты при раз-

цинского назначения; 6) линии личной плотности потока автотранспорта.

электропередачи и электрические под­станции; 7) светильники с газоразрядными лампами; 8) электроустрой­ства, питаемые от промышленных энергосистем и эксплуатируемые вне жилых домов; 9) устройства проводной связи; 10) телеви­зионные и радиовещательные приемники; 11) электроуст­ройства, эксплуатируемые вблизи служебных радио­приемных установок.

По всем этим группам ис­точников разработаны нормы на допустимые величины ин­дустриальных помех. Учиты­вая особенности индустриаль­ных помех и их влияние на РПрУ, рассмотрим следующие группы (см. рис. 1.2.1).

Системы зажигания автомобилей генерируют почти периодические импульсные сигналы сложной формы. Напряженность поля резко уменьшается на частотах свыше 1 ГГц. Этот вид помех особенно заме­тен на территориях шириной до 80 м, прилегающих к дорогам с ин­тенсивным автомобильным движением. На рис. 1.2.2 построены зависи­мости среднего значения напряженности поля помех от частоты при различной плотности потока автотранспорта. Плотность потока обо­значена: высокий уровень помех Eв (количество машин 100 маш/км2); средний уровень помех Eс (10 маш/км2) и низкий уровень помех Ен (1 маш/км2), размерность «км2» обозначает зону восприятия помех от потока автотранспорта.

Помехи от линий электропередач представляют собой случайные им-пульсы с большей длительностью и меньшей частотой, чем импульсы систем зажигания. Причиной появления помех являются электрические разряды и высокочастотные переходные процессы. Максимальной интенсивности уровень помех достигает при метеорологических осад­ках и высокой относительной влажности. В засушливых районах интен­сивность помех возрастает в связи с турбулентностью потоков воздуха и повышенной солнечной радиацией. Спектр помех, обусловленных линиями электропередач, простирается от мириаметрового диапазона (ОНЧ) до метрового (ОВЧ). Провода линии играют роль направляющих систем, благодаря чему помехи распространяются вдоль линии электропередачи.

Помехи от сварочных аппаратов и промышленных нагревательных устройств могут иметь высокую интенсивность. Спектр помехи за­нимает гектометровые и декаметровые диапазоны (СЧ и ВЧ). Частоты гармоник, генерируемые некоторыми сварочными аппаратами, дости­гают 1 ГГц. Уровень помех обратно пропорционален расстоянию от источника помехи до точки наблюдения в степени 3/2.

Помехи электротранспорта возникают при нарушении контакта между проводами и токосъемниками: спектр помехи городского элек­тротранспорта содержит частоты ниже 30 Л1Гц; спектр помех, произ­водимых электропоездами, сосредоточивается в диапазоне ОВЧ.

К прочим источникам индустриальных помех отнесем различные электромеханические устройства, в процессе работы возбуждающие электромагнитные поля. Так, на небольших расстояниях (порядка метра) от флуоресцентной лампы отмечается высокий уровень помехового излучения, спектр которого простирается до частот 1 ГГц. Изо­билие электротехнических установок в городах и промышленных цен­трах создает высокий уровень индустриальных помех. Характерной особенностью этого электромагнитного поля является то, что его ин­тенсивность уменьшается с удвоением расстояния до источника не на 6 дБ, что присуще полю излучения антенны, а примерно на 16 дБ.