Расчет базовых параметров, определяющих качество передачи информации по каналу с помехой. Расчет пропускной способности канала с помехой

ТОИИТ

ТЗ

Для N_v  …………………………следует:

1.  Произвести расчет базовых параметров, определяющих качество передачи информации по каналу с помехой.

2.  Произвести расчет пропускной способности канала с помехой:

2.1.  При оптимальном кодировании информации ( по Шеннону).

2.2.  При использовании амплитудно-импульсной информации.

2.3.  При использовании кодово-импульсной информации.

2.4.  Произвести анализ качества передачи при различных методах кодирования информации, в том числе, на избыточность.

3.  Произвести синтез оптимальных алгоритмов поиска нештатных ситуаций (неисправностей):

3.1.   На основе вероятностного метода;

3.2.  На основе информационного метода.

4.  Произвести синтез оптимального алгоритма измерительного канала в системе  управления автоматическим манипулятором, работающим в условиях серийного производства деталей (листоштамповочном производстве).

Исходные параметры для различных вариантов N_v:

-  полоса частот полезного сигнала F_c = N_v 10⁶ ,Гц;

-  время передачи информации Т = N_v , мин;

-  напряжение полезного сигнала U_п = 1 + N_v , В;

-  сопротивление измерительного помехосоздающего контура:

R = N_v 10⁶, Ом для четных вариантов и R = N_v 10³, Ом для нечетных;

-  дополнительные параметры………………………………………..

-  срок выполнения задания   ………………………………………..

1.Расчет базовых параметров, определяющих качество передачи информации по каналу с помехой.  Электронные шумы

В измерительных устройствах важное значение приобретает реальная оценка  величины порога чувствительности, которая в зависимости от схемотехники измерительных каналов, технологии изготовления элементной базы электронных приборов, условий работы ограничивается наличием шумов и помех. При этом, следует принимать во внимание тепловые, дробовые и контактные шумы.

Тепловые шумы (шумы Дж.Б.Джонсона)  характеризуются действующим значением напряжения шумов в разомкнутой цепи, обусловленное наличием у нее сопротивления и определяются выражением:

U_t = ( 4kTBR )^1/2 ,                                  

где k - постоянная Больцмана (1,38 10^-23 Дж/К );

Т - абсолютная температура, К; R - сопротивление, Ом;

В - полоса пропускания шумов

                                       В =  pf_o / 2,                                              

f_o - резонансная частота эквивалентной RC -цепи,

f_o = 1/ (2pRC).                                           

На уровне "минус"  3дБ эквивалентная шумовая полоса в 1,57 раз больше ширины полосы f_o .

Дробовые шумы связаны с прохождением тока через потенциальный (полупроводниковый) барьер. Возникают при генерации и рекомбинации основных носителей (электронов, дырок) и имеют случайный характер. Анализ шумов проведенный У.Шоттки в 1918 г. показал, что эффективное значение тока дробовых шумов определяется следующим соотношением:

I_др =(2qI_пВ)^1/2 ,                                  

где q - заряд электрона (1,6 10^-19 Кл),

I_п - среднее значение постоянного тока, А;

В - полоса пропускания, Гц.

Используя отношение

I_др / ÖВ = 5,56 10^-10 ÖI_п ,                              измерением тока можно определить величину дробовых шумов.

На основе этого эффекта полупроводниковые диоды часто используется в качестве источника белого шума.

Если преобладающим источником шумов в диоде является дробовой шум, то эффективное значение тока шумов можно определить измерением постоянного тока, протекающего через него.

Контактные шумывозникают при флуктуации проводимости контактного соединения. Кроме переключателей, различного рода коммутационных элементов источниками контактных шумов могут быть транзисторы и диоды из-за несовершенства контактов, а также композиционные элементы (резисторы, микрофоны, и др.).

Ток контактных шумов I_f приближенно определяется из выражения

I_f / ÖВ = KI_п/ Öf,                                      т.е. обратно-пропорционален частоте. При этом, наибольшее значение имеет на малых, низких частотах.

Кроме того, при проектировании приборов должны быть приняты меры помехозащиты от внешних и внутренних помех, правильное экранирование, заземление, фильтрация; оптимальная по тепловому режиму, емкостным, индуктивным, электростатическим наводкам компоновка РЭА, меры по вибро-пыле-влагозащите, меры по улучшению динамических характеристик, компактности, дизайну  и согласованности с МПС.

2. Пропускная способность канала с помехами

Пропускная способность – максимальная скорость передачи при заданном уровне помех, при которой появление ошибки в передачи сколь угодно мало.