Классификация радиошумов и искажения в каналах радиосвязи

                          (4)

 

С учетом выражения для эффективной  полосы шума

                                                     (5)

Прохождение ФП через детектор. Предположим, что спектр ФП на входе АД равномерен и дискретен (рисунок 14, а). Каждая из составляющих входного спектра образует с соседними составляющими биения, которые создают на выходе детектора составляющие напряжения с частотой биений. Так как биения с нулевыми частотами создаются всеми составляющими, а биения с частотами создаются меньшим числом составляющих, причем это число уменьшается по мере увеличения , то спектр ФП на выходе АД имеет вид треугольника (рисунок 14, б). Напряжение ФП на выходе АД . Аналогично можно рассмотреть детектирование ФП в присутствии сигнала; при этом составляющие спектра ФП создают кроме взаимных биений еще биения с составляющими спектра сигнала.

Способы ослабления ФП. Так как фазы составляющих спектра ФП случайны, а спектр практически бесконечен, то часть спектра ФП всегда накладывается на спектр сигнала и принципиально не может быть от него отделена. Следовательно, ФП в РПУ полностью подавить невозможно.

Частотная селекция. Такая селекция ФП осуществляется в радиотракте приемника с помощью фильтров. Ширина спектра сигнала ограничена, а спектр ФП на входе радиотракта практически бесконечен (рисунок 15). Радиотракт пропускает составляющие спектра сигнала и те составляющие спектра ФП, которые попадают в его полосу пропускания; при этом ФП ослабляются. Можно выбрать такую форму АЧХ радиотракта, при которой ослабление ФП будет максимальным. Предположим, что на вход РПУ поступает дискретный сигнал, спектр которого показан на рисунке 16. Для максимального ослабления ФП в радиотракте реализуется оптимальный фильтр, который имеет АЧХ, комплексно-сопряженную со спектром сигнала (рисунок 16). Такой оптимальный фильтр с гребенчатой формой АЧХ, подавляя составляющие спектра ФП в промежутках между составляющими сигнала, позволяет в предельных условиях обнаружить дискретный сигнал на фоне ФП. Однако реализация на практике оптимального фильтра вызывает определенные трудности, поэтому, как правило, в радиотракте с помощью простых фильтров осуществляют квазиоптимальную фильтрацию, квазиоптимальный фильтр обеспечивает на своем выходе максимальное отношение сигнала к помехе. Дальнейшее ослабление ФП достигается с помощью корреляционного выделения сигнала.

Корреляционный прием. Такой прием  дискретных сигналов с известной начальной фазой на фоне ФП можно осуществить по схеме на рисунке 17. Этот способ ослабления ФП основан на использовании различия в статистических свойствах сигнала и помехи. Для борьбы с ФП априорно должны быть известны возможные формы сигнала. Так, при приеме дискретной информация двоичный сигнал может принимать две формы: положительную и отрицательную посылки, которые обычно появляются с одинаковой вероятностью. На выход радиотракта РПУ поступает сумма напряжений сигнала положительной или отрицательной посылки и ФП , т. е.. В результате действия ФП однозначно нельзя определить, сигнал какой посылки принимается в данный момент времени. Чтобы решить это, необходимо усреднить за время каждой элементарной посылки произведения суммы сигнала и помехи на эталонный сигнал, т.е. получить и . Если , то принимается решение о приеме сигнала , при обратном условии — о приеме сигнала . Такой алгоритм обработки сигнала и помехи выполняет устройство корреляционного приема (рисунок 17).

Напряжение  сигнала и помехи с выхода общей части приемника (рисунок 17) подается на первые входы перемножителей П₁ и П₂, в качестве которых можно использовать ФД. На вторые входы П₁ и П₂ от источников эталонных сигналов ЭС₁ и ЭС₂ через фазирующие цепи ФЦ₁ и ФЦ₂ додается напряжение эталонных сигналов и . Фазы сигналов и с помощью ФЦ устанавливаются равными фазам фактически принятых сигналов. С выхода П₁ и П₂ снимают соответственно и , которые далее интегрируются (усредняются) интеграторами И₁ и И₂ в интервале времени импульсного сигнала. Время интегрирования определяется цепью синхронизации ЦС. Решающее устройство (РУ) определяет, на выходе какого интегратора результат интегрирования имеет большее значение: если на выходе И₁, то регистрируется прием сигнала , если на выходе И₂ — то прием сигнала .

Недостатком корреляционного приема по схеме на рисунке 17 является трудность обеспечения точного фазирования эталонных сигналов и точной синхронизации интеграторов, что может привести к невозможности обнаружения принимаемого сигнала. Устранить зависимость результата интегрирования от можно, используя двухканальную обработку сигнала, при которой каждый канал устройства корреляционного приема имеет схему, показанную на рисунке 18. Квадратичный сумматор (КС) обеспечивает на своем выходе напряжение, равное , где А — коэффициент пропорциональности. При приеме сигнала с помощью рассмотренного устройства необходимость фазирования опорного напряжения отпадает, достаточно совпадения принимаемых сигналов  и опорных напряжений по частоте. Если частота принимаемого сигнала неизвестна, то выделить дискретный сигнал на фоне шума можно с помощью автокорреляционного приема.

Автокорреляционный прием. Такой прием сигнала на фоне шума можно осуществить по схеме на рисунке 19. Напряжение принятого сигнала в виде радиоимпульса совместно с помехой поступает на перемножитель П непосредственно и чрез линию задержки ЛЗ с времени задержки . Произведение , поступая с выхода перемножителя П интегрируется интегратором И, на выходе которого

 

 

Поскольку сигналы  и некоррелированы, то интегралы от произведений и равны нулю. Корреляция между мгновенными значениями ФП в моменты времени существенно ослабляется с увеличением . По этой причине при достаточно большом времени , интеграл от произведения стремится к нулю. Интеграл от произведения представляет собой периодическую функцию от . Таким образом, при достаточно большой длительности сигнала время задержки можно выбрать настолько большим, что уровень ФП после интегратора (И) станет очень малым, Если время выбрать таким образом, чтобы обеспечить максимальное значение интеграла от произведения , то можно существенно ослабить ФП.

Выводы:

1. Для ослабления ФП применяют квазиоптимальную фильтрацию;

2.Используя различия в статистических свойствах сигнала и ФП, можно выделить сигнал на фоне помех при корреляционном или автокорреляционном приеме.

Заключение

 

 

Таким образом, применяется  разнообразное количество методов  борьбы с помехами. Будь то флуктационные, импульсные, квазиимпульсные или  сосредоточенные, к каждому из них  применяется собственные устройства для устранения. Но с течением времени  технологии совершенствуются, и помехи в радиотелекоммуникации всё менее значительны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

 

1.Головин О.В. Радиоприемные  устройства: Учебник – М.: Горячая  линия – Телеком, 2002.  

Приложение

 

Рисунок 1 – Временные характеристики импульсных помех в радиотракте

 

Рисунок 2 - Временная характеристика и спектральная плотность импульсной помехи, АЧХ радиотракта

Рисунок 3 - Структурная схема усилителя с подачей вперед

Рисунок 4 - Временные характеристики процессов, происходящих в радиотракте при воздействии ИП

Рисунок 5 - Амплитудная селекция ИП

 

Рисунок 6 - Цепь со структурой ШОУ

 

Рисунок 7 - Амплитудно-частотная селекция ИП

Рисунок 8 - Структурная схема системы ШПУ

 

Рисунок 9 - Структурная схема компенсационной системы

 

Рисунок 10 - Структурная схема устройства для додетекторной компенсации

 

 

 

 

Рисунок 11 - Частотно-фазовая селекция

 

Рисунок 12 - Структурная схема устройства для последетекторной компенсации

Рисунок 13 - Временные характеристики сигналов при последетекторной компенсации

Рисунок 14 - Спектральная плотность ФП на входе и выходе АД (амплитудного детектора)

 

Рисунок 15 - Спектр ФП на входе радиотракта и АЧХ радиотракта

 

Рисунок 16 - Спектр ФП и комплексно-сопряженная со спектром сигнала АЧХ оптимального фильтра

 

Рисунок 17 - Структурная схема устройства корреляционного приёма

 

Рисунок 18 - Структурная схема канала устройства корреляционного приёма при двухканальной обработки сигнала

 

Рисунок 19 – Структурная схема устройства для автокорреляционного приёма