Замирания сигнала. Искажения сигнала. Помехи радиоприему

В этом случае напряжение ненаправленных (протяженных) помех  на входе согласованного приемника , где ∆f- полоса частот, в которой

 

производится прием, кГц; l_д - действующая длина приемной антенны. Мощность, развиваемая внешними помехами на входе приемника,

P_швх = U_п² / (2Z_B), где Z_В — волновое сопротивление фидера.

 

 

Рассмотрим характеристики источников внешних помех (шумов)

Рис.6.2. Зависимость Т_як от частоты

1,5  2   3

Рис.6.3. Зависимость Т_я источников от частоты

Шумы космического происхождения. Космическое (галактическое) радиоизлучение состоит из общего фона и излучения дискретных источников. Общий фон имеет непрерывное, хотя и неравномерное, пространственное распределение и обладает непрерывным частотным спектром.          Космический фон образуется за счет, как теплового радиоизлучения межзвездного ионизированного газа, так и нетеплового излучения, возникающего в результате неравномерного движения заряженных частиц в межзвездных магнитных полях. Яркостная температура космического фона Т_як неравномерно распределена в пространстве: максимум излучения наблюдается в направлении Млечного пути. На рис.6.2 представлена зависимость Т_як от частоты, из которой следует, что при увеличении частоты интенсивность космического фона падает и на частотах более 1 ГГц она пренебрежимо мала. Среди дискретных источников космического излучения наиболее ярким является Солнце. Значительную интенсивность имеют также Юпитер, Венера, Луна и др. На рис.6.3 приведены зависимости яркостной температуры некоторых дискретных источников от частоты. Наиболее ярким источником космического излучения является Солнце (кривые 1 и 2) соответственно при минимальной и максимальной активности Солнца). Значительную интенсивность имеют также Юпитер (кривая 3), Венера (кривая 4), Луна (кривая 5) и др.

 

Радиоизлучение  атмосферы. Основными источниками радиоизлучения в атмосфере являются кислород, водяной пар и гидрометеоры. Можно выделить нерезонансное и резонансное излучения атмосферы. Нерезонансное излучение обусловлено хаотическим (тепловым) движением молекул. Резонансное излучение возникает при самопроизвольном (спонтанном) переходе молекул из состояния с большим энергетическим уровнем в состояние с меньшим энергетическим уровнем. Резонансные частоты излучения совпадают с линиями поглощения. Интенсивность атмосферного радиоизлучения в определенном направлении зависит от метеорологических условий и толщи атмосферы в этом направлении, которая связана с углом возвышения (углом места) ∆. При увеличении ∆ толща атмосферы, создающая шум, уменьшается и следовательно уменьшается яркостная температура атмосферы Т_яа. На рис.6.2 приведены кривые, характеризующие зависимость Т_яа от частоты для различных значений углов ∆ и метеорологических условий, типичных для летнего периода.

Радиоизлучение  земной поверхности. Поверхность Земли, как и всякое нагретое тело, является источником электромагнитного излучения в очень широком диапазоне частот. Яркостная температура радиоизлучения земной поверхности Т_язм может быть определена как Т_ЯЗМ = Т_ЗМ( 1-R²), где

Т_зм ≈ 290 К - термодинамическая температура Земли; R - коэффициент отражения от поверхности Земли.

Антенная температура, обусловленная радиоизлучением Земли, зависит не только от яркостной температуры Т_язм, но и от ориентации и формы ДН антенны. При использовании антенн с достаточно узкой ДН для уменьшения влияния радиоизлучения земной поверхности целесообразно работать при углах возвышения ∆ ≥ 5°. В этом случае излучение Земли будет приниматься не главным, а только боковыми лепестками ДН приемной антенны. Одним из основных требований к наземным антеннам на космических радиолиниях является требование минимального уровня боковых лепестков ДН.

Атмосферные помехи. Атмосферные помехи обусловлены электромагнитным излучением, возникающим при грозовых разрядах. Разряд молнии является мощным источником излучения с широким непрерывным спектром частот. Максимальная интенсивность излучения соответствует области звуковых частот. В диапазоне радиоволн интенсивность излучения убывает примерно обратно пропорционально частоте и, следовательно, атмосферные помехи оказывают тем меньшее влияние на работу радиолиний, чем выше частота. На рис.6.4 приведены усредненные данные, позволяющие оценивать порядок уровня атмосферных помех в средних широтах в дневное (кривая 1) и в ночное время (кривая 2).

 

Рис.6.4. Зависимость  атмосферных помех от частоты

Промышленные  помехи. Промышленные (индустриальные) помехи обусловлены излучением промышленных, транспортных, бытовых и других электрических установок. В городе они лимитируют условия приема на частотах примерно от 1 до 100...300 МГц. Уровень индустриальных помех меняется в зависимости от насыщенности того или иного района электрическими установками, принятых мер по экранировке излучений и пр. Усредненные уровни помех этого вида в больших городах и пригородах можно оценить по кривым 3 и 4 на рис.6.4. Основной уровень помех от транспортных средств дают системы зажигания автомобилей.

Помехи  станций. В настоящее время количество радиосредств различного назначения настолько велико, что многие из них вынуждены работать на одинаковых или близких частотах, в результате чего возникают взаимные помехи (помехи станций), которые весьма существенны, а в некоторых диапазонах они являются преобладающими. Методы количественной оценки уровня помех станций различны в разных диапазонах волн. В диапазоне УКВ вследствие особенностей распространения этих волн радиус действия мешающих станций ограничен. Поэтому имеется возможность оценить уровень помех расчетным путем, учитывая условия распространения, пространственное расположение и технические характеристики мешающих станций. Расчет может производиться теми же методами, что и расчет уровня полезного сигнала.

В диапазоне  КВ оценка уровня помех станций расчетным  путем, как правило, невозможна. Это обусловлено, тем, что помехи создаются не только близко расположенными станциями, но и в соответствии с особенностями распространения КВ огромным числом радиостанций, удаленных на многие тысячи километров от точки приема. Расчет усложняется также весьма многообразными и изменчивыми условиями распространения. Поэтому в настоящее время надежные данные можно получить только экспериментальным путем на основе статистической обработки результатов длительных измерений.

В диапазонах СВ и ДВ вследствие довольно стабильных условий распространения расчет уровня помех станций может производиться теми же методами, что и расчет уровня полезного сигнала с учетом пространственного расположения и технических характеристик мешающих станций.