ЗАВАДИ ТА СПОТВОРЕННЯ

Завада – будь-який зовнішній чи внутрішній вплив на сигнал у каналі зв'язку, який викликає випадкові його відхилення від початкового (створеного терміналом джерела). Звідки ж виникають завади і як вони потрапляють до каналу зв'язку? Наведемо всім відомий приклад. У кімнаті лунає музика. Але слухачі сприймають не тільки цю музику (корисне повідомлення), а й розмови сусідів, шум транспорту з вулиці, і звуки з сусідньої кімнати і т.ін. Це все завади.

Саме так і в будь-якій системі електрозв'язку. Сучасний світ заповнюють не тільки звуки, а й електромагнітні коливання природного та штучного походження. Вони скрізь і всюди. Частина з них, певна річ, тими чи іншими шляхами все ж таки проникає в систему електрозв'язку. Завади можуть впливати на сигнал у будь-якій точці каналу, але найбільший "вклад" вносять завади лінії зв'язку. Тому вважають, що всі завади зосереджено в лінії і разом із сигналом надходять до входу приймача.

Завади дуже різноманітні як за своїм походженням, так і за фізичними властивостями. Іноді завади різко відрізняються від сигналу, іноді важко визначити, де сигнал, а де завада. Приклад – у телефоні чути дві розмови. Потрібен час, щоб зрозуміти, де корисне повідомлення, а де випадково "підключилась" завада. У той же час ця завада – корисне повідомлення для іншого абонента.

Класифікацію завад можна провести за такими ознаками: за походженням (місцем виникнення); фізичними властивостями; характером дії на сигнал.

За походженням у першу чергу слід відзначити внутрішні завади пристроїв каналу зв'язку. Вони зумовлені хаотичним рухом носіїв зарядів у підсилювачах, опорах та інших елементах і називаються тепловими шумами. Квадрат ефективної напруги теплового шуму Цш на опорі К визначається за формулою Найквіста

и„; = 4кТПГ, (1.3)

де Т – абсолютна температура опору Я, Г – смуга частот; к = 1,37 х х10"ь Втс/град- постійна Больцмана. Як випливає з формули (1.3), ці шуми

принципово можуть бути усунені тільки при абсолютному нулі (Т = 0 К). Тому їх наявність необхідно завжди враховувати.

Серед завад від сторонніх джерел, що знаходяться зовні каналу зв'язку, можна назвати:

атмосферні (грозові розряди, полярні сяйва та ін.), що зумовлені електричними процесами в атмосфері;

індустріальні, що виникають у колах електрообладнання (електротранспорт, електричні двигуни, медичні прилади, системи запалювання двигунів та ін.);

від сторонніх станцій і каналів, що виникають від різних порушень режиму їх роботи та характеристик;

космічні, що пов'язані з електромагнітними процесами на Сонці, зірках, галактиках та інших космічних об'єктах.

За фізичними властивостями розрізняють флуктуаційні й зосереджені завади.

Флуктуаційними називають завади, які зумовлені флуктуаціями тих чи інших електричних величин. Вони дістали назву від фізичного поняття флуктуації (латинського /ІисШаїіоп – коливання) – випадкове відхилення фізичної величини від середнього значення. Флуктуаційна завада являє собою неперервне коливання, яке змінюється випадково. Для такої завади характерне дуже мале число викидів, які перевищують середнє значення більше ніж у 3-4 рази. Але і великі (принципово нескінченні) викиди завжди є. Флуктуаційні завади надходять у систему зв'язку не тільки ззовні, вони зароджуються також усередині самої системи в різних її ланках.

Причинами внутрішніх флуктуаційних завад є,' в основному, тепловий шум у провідниках і дробовий ефект в електричних приладах. До зовнішніх флуктуаційних відносять завади космічного походження, взаємного впливу між колами ліній зв'язку (лінійні та нелінійні переходи, попутний потік тощо). Хоч ці завади за походженням і не є строго флуктуаційними, але вони мають всі властивості флуктуаційних.

Заважаюча дія й сприймання флуктуаційних завад залежать від характеру повідомлення. У телефоні під час розмови ця завада відчувається як звуковий шум, тому часто флуктуаційні завади називають флуктуаційним шумом. Цією назвою і ми будемо користуватись надалі. На екрані телевізора флуктуаційний шум викликає розмиття контурів та зменшення контрастності зображення, при телеграфному зв'язку – помилки знаків. Характерною особливістю флуктуаційного шуму є те, що явища, які його породжують, належать до фізичної природи цих речей (дискретна побудова речовини, дискретна природа електромагнітного поля) і тому принципово не можуть бути усунені.

До зосереджених за часом {імпульсних) відносяться |^|а^|уіигляді поодиноких коротких імпульсів різної тривалості й інтенсивності, які надходять один за одним через випадкові досить великі інтервали часу. Причинами імпульсних завад є грозові розряди; радіостанції, цю хір^цюкзть^в^мдіу^аьсному

/ЄЗдіЬ *-~_-~—_«-_і

режимі; лінії електропередачі та енергоустановки; системи електрозапалюван-ня двигунів та енергозабезпечення транспорту; перенавантаження підсилювачів; неякісні контакти електрообладнання та живлення; недоліки розробки та виготовлення різних електроприладів; експлуатаційні роботи (реконструкція, профілактика, підключення до діючих каналів вимірювальних приладів, помилкова комутація і т.ін.).

До зосереджених за спектром відносяться завади сторонніх радіостанцій, генераторів високої частоти різного призначення (медичні, промислові, побутові тощо), перехідні завади від сусідніх каналів багатоканального зв'язку. Це, як правило, гармонічні чи модульовані коливання з шириною спектра, яка менша або порівнянна з шириною спектра корисного сигналу. У діапазоні декаметрових хвиль, наприклад, вони є основним видом завад.

За характером впливу на сигнал розрізняють адитивні і мультиплікативні завади.

Адитивною є завада, миттєві значення якої додаються до миттєвих значень сигналу. Адитивні завади впливають на приймач незалежно від сигналу і надходять навіть при його відсутності.

Мультиплікативною є завада, миттєві значення якої перемножуються з миттєвими значеннями сигналу. Заважаюча дія мультиплікативних завад проявляється як зміна параметрів корисного сигналу, в основному амплітуди. Мультиплікативні завади безпосередньо пов'язані з процесом проходження сигналу в середовищі поширення і тому існують тільки при наявності сигналу. Найпростіший приклад – телефонна чи радіотрансляційна лінія з неякісними контактами. Другим прикладом мультиплікативної завади є інтерференційні завмирання сигналу на декаметрових хвилях.

У діючих каналах електрозв'язку мають місце не одна, а сукупність завад. Але все ж головними можна вважати флуктуаційні шуми, які впливають на сигнал як адитивні.

Спотворення – це такі невипадкові зміни форми сигналу, що зумовлені неідеальними характеристиками електричних кіл та пристроїв, якими проходить сигнал. Головна причина спотворень форми сигналів – перехідні процеси в лінії зв'язку, ланках передавача і приймача. При цьому розрізняють лінійні та нелінійні спотворення, що виникають відповідно в лінійних та нелінійних колах. У загальному випадку спотворення форми сигналу негативно впливають на якість відновлення повідомлень, і тому вони не повинні перевищувати встановлених значень (норм).

За відомими характеристиками каналу зв'язку форму сигналу на його виході завжди можна розрахувати за методикою, яка розроблена в теорії лінійних та нелінійних кіл. А потім зміни форми сигналу можна скоректувати спеціальними електричними ланками чи просто врахувати при обробленні сигналу в приймачі. Це вже справа техніки. Зовсім інше – завади. Вони завжди невідомі і тому не можуть бути усунені повністю.

Боротьба з завадами – основне завдання теорії і техніки зв 'язку. Будь-які теоретичні і технічні рішення про виконання кодера і декодера, модуля-

тора й демодулятора, передавача й приймача системи зв'язку повинні прийматись з урахуванням того факту, що в лінії є завади.

При всій різноманітності засобів боротьби із завадами їх можна звести до трьох напрямків.

1. Приглушення завад у місці їх виникнення. Це досить ефективні і широко розповсюджені заходи, але не завжди придатні, тому що існують джерела завад, на які впливати неможливо (грозові розряди, шуми Сонця та ін).

2. Зменшення завад на шляхах їх проникнення до приймача. Слід зауважити, що завади, як правило, впливають на сигнал у середовищі поширення. Тому як проводові, так і радіолінії будуються так, щоб забезпечити заданий рівень завад.

3. Ослаблення впливу завад на повідомлення в приймачі, демодуляторі, декодері. Саме цей напрямок боротьби із завадами є предметом дослідження в теорії електрозв'язку.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
КОДУВАННЯ І ДЕКОДУВАННЯ	\|	ІМПУЛЬСНО-КОДОВА МОДУЛЯЦІЯ ТА ЇЇ ОСОБЛИВОСТІ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.