Помехи радиолиний. Источники помех. Полная мощность шума на входе приемника. Шумы за счет поглощения в газах и гидрометеорах

Лекция 8:     ПОМЕХИ РАДИОЛИНИЙ

План занятия:

8.1 . Источники помех.  Полная мощность шума на входе

       приемника

Одним из важнейших параметров, определяющих качество приема, является соотношение мощности сигнала к мощности помех , значение которого определяется конкретным видом передаваемой информации и параметрами используемой аппаратуры. Следовательно, при проектировании радиорелейных и космических линий связи необходимо знать уровень помех на входе приемника.

В общем случае помехи по своему происхождению можно разделить на внутренние и внешние. Внутренние помехи вызваны тепловыми шумами, возникающими в приемном антенно-фидерном тракте и в самом приемном устройстве. Возможными внешними помехами являются:

1.  Шумы космического происхождения.

2.  Шумы, вызванные тепловым излучением Земли.

3.  Шумы, обусловленные излучением ионосферы, газов и гидрометеоров.

4.  Атмосферные помехи, возникающие при грозовых разрядах.

5.  Промышленные помехи, вызванные высокочастотным излучением различных промышленных и бытовых электрических установок.

6.  Взаимные помехи между радиотехническими системами, работающими на одинаковых или близких частотах.

Спектральная плотность атмосферных помех максимальна на частотах 300 – 10 000 Гц и быстро убывает по мере увеличения частоты, поэтому эти помехи практически незаметны на частотах выше 100 мГц. Уровень промышленных помех также существенно снижается по мере увеличения частоты. Кроме того, при принятии специальных мер (экранирования, фильтрации и др.) можно существенно снизить влияние этих помех. Учитывая вышесказанное, влиянием атмосферных и промышленных помех, в рассматриваемых радиолиниях, можно пренебречь.

Влияние взаимных помех между радиотехническими системами снижается принятием специальных организационно-технических мер (ограничением уровней сигнала, использованием направленных антенн, максимальным территориальным разносом станций связи и др.).

Многие внешние помехи претерпевают случайные временные изменения. Поэтому для оценки выполнения требуемого отношения уровней сигнал/шум на входе приемника необходимо знать основные статистические характеристики случайных процессов сигнала и помех.

Мгновенное значение полной мощности шума на входе приемного устройства радиолинии определяется из следующих соображений.

Мощность шума в высокочастотных системах связи принято выражать через шумовую температуру Т_Ш. Основанием для этого является функциональная зависимость ЭДС тепловых шумов пассивного резисторного двухполюсника, сопротивлением R:

,                               (8.1.1)

где - постоянная Больцмана; T – абсолютная температура двухполюсника (в градусах К⁰); - полоса пропускания цепи, куда подключен двухполюсник (в Гц); - спектральная плотность излучаемой энергии шума;   Дж×с - постоянная Планка.

Для диапазона УКВ , в связи с чем значение , откуда  .  Следовательно, выражение (8.1.1.) примет вид

.                                    (8.1.2)

Таким образом, эквивалентную схему шумящего резистора  подключенного к некоторому четырехполюснику B c полосой пропускания Df можно представить в виде генератора шумового напряжения с ЭДС, определяемой выражением (8.1.2) и нешумящего резистора, сопротивлением  R (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Эквивалентная схема шумящего резистора подключенного

к четырехполюснику

Приведенная на рис. 8.1 эквивалентная схема соответствует схеме подключения антенны к входу приемного устройства, из которой известно, что максимальная мощность на входе четырехполюсника будет в случае, когда его активная составляющая входного сопротивления будет равна сопротивлению источника сигнала, а реактивные составляющие будут компенсировать друг друга (в сумме равны нулю). При таких условиях на входе приемного устройства также будет выделяться максимальная мощность энергии шумов, которая будет равна

.                                  (8.1.3)

Из приведенного анализа следует, что в случае согласованного подключения антенны мощность, поступаемая на вход приемного устройства, не зависит от величины сопротивления R.

Как видно из выражения (8.1.3), между абсолютной температурой Т_ш и мощностью шума существует