Помехи радиоприему. Радиопомехи естественного и искусственного происхождения и их распределение в спектре радиочастот

 

                                  18.1.

Общие определения.

           

18.2.

Аддитивные помехи.

 

18. Помехи радиоприему

Рассматриваются радиопомехи естественного и искусственного происхождения и их распределение в спектре радиочастот.

18.1.  Общие определения

 Общим для любых радиолиний является то, что ЭДС на входе приемника создается под действием смеси полезного сигнала и всей совокупности помех, имеющих, как и полезный сигнал, электромагнитную природу.

Природа радиопомех отличается очень большим разнообразием. Для удобства изучения их свойств и их роли в работе радиолиний целесообразно весь класс помех систематизировать по ряду общих признаков.

По их месту в структуре сигнала помехи подразделяются на аддитивные и мультипликативные. Общим признаком аддитивных помех является их самостоятельное присутствие на входе приемника. Это означает, что помехи этого вида создают ЭДС на входе приемника независимо от наличия на этом входе полезного сигнала. Поэтому в целом сигнал является суммой полезного сигнала и помехи.

В реальных условиях чаще всего сигналы, поступающие на вход приемника, подвержены замираниям. Замирания испытывают сигналы на линиях дальнего тропосферного распространения, на линиях, работающих за счет ионосферных волн, на космических радиолиниях. Действие замираний, как и помех, во всех этих случаях приводит к снижению надежности работы радиолиний. Поэтому замираниям естественным образом придается статус радиопомех. Однако, в отличие от аддитивных помех, помехи этого вида подчиняются правилу перемножения (нет сигнала, нет и помехи) и поэтому называются мультипликативными. В дальнейшем основное внимание будет уделено аддитивным помехам, так как свойства замираний радиосигналов и их влияние на работу радиолиний подробно рассмотрены в разделах 11 и 15.

18.2.  Аддитивные помехи

Обсуждаются различные виды радиопомех и их влияние на работу радиолинии.

Промышленные  помехи. К ним относятся помехи от посторонних радиостанций и помехи, источником которых являются разного рода промышленные электроустановки. Любые радиостанции излучают радиоволны не только на несущей частоте, но и на второй и более высокочастотной гармониках. Если одна из гармоник попадает в полосу рабочих частот другой радиостанции, то она при приеме воспринимается как помеха.

В реальных условиях (особенно это свойственно диапазону декаметровых волн) на входе приемника может действовать смесь сигналов от нескольких посторонних радиостанций, работающих на частоте полезного передатчика. Мерой борьбы с помехами этого вида является использование направленных приемных антенн с управляемой диаграммой направлен-ности, которые позволяют в ряде случаев отстроиться от помехи, направление которой не совпадает с направлением прихода полезного сигнала (рис. 18.1.). Часто эффектив-ным средством для уменьшения действия помехи является смена рабочей частоты.

Промышленные электроустановки являются активными источниками радиоизлучения в широком диапазоне частот. Чаще всего излучение электромагнитных волн происходит в момент переключения токонесущих цепей, которое сопровождается электрическим разрядом (искрением). Источниками такого вида помех являются коллекторные электрические машины, токосъемники транспорта на электрической тяге, сварочные агрегаты и др.

Помехи от промышленных установок могут проникать в приемное устройство не только в виде радиоволн через приемную антенну, но и через цепи питания этих устройств, если источник помехи питается от той же электросети.

Искровой разряд является источником излучения электромагнитного импульса с бесконечно частотным спектром. Однако, как следует из разложения импульса в ряд Фурье, с ростом номера гармоники амплитуда составляющей спектра уменьшается.

Поэтому промышленные помехи меньше всего сказываются на работе радиолиний в диапазоне ультракоротких волн. Основной мерой борьбы с промышленными помехами является экранирование источников паразитного излучения и установка в цепях электропитания приемников специальных фильтров, которые подавляют высокочастотные составляющие тока. Для уменьшения действия промышленных помех профессиональные радиоцентры выносятся из черты города.

Атмосферные  помехи. Источником атмосферных помех являются грозовые разряды. Грозовой разряд (молния) местного характера является источником мощного электромагнитного импульса. Совокупность отдаленных грозовых разрядов образует электромагнитное излучение, представляющее собой флуктуационную помеху со сплошным спектром типа гладкого шума.

Основным источником атмосферных помех являются грозовые разряды в области тропического пояса, где ежесекундно происходит до 100 грозовых разрядов. Для определения уровня атмосферных помех составлены специальные карты, рекомендованные МККР.

Атмосферные помехи имеют явно выраженный сезонный и суточный ход. Поэтому эти карты составлены для четырех времен года  и для разных часов суток. Образец карты приведен на рис. 18.2.

 На картах нанесены линии равных значений (изоплеты) мощности атмосферных помех в дБ по отношению к величине kТВ, где k = 1,38 ^. 10^-23 Дж/град – постоянная Больцмана, В – эффективная полоса пропускания приемника в Гц, Т – абсолютная температура приемной антенны. При построении карт эта величина принята равной 288⁰К. Величина kТВ определяет мощность собственных шумов на входе приемника: