Политех в Сети

Сайт для Учебы

8. ШУМЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЯХ

Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 

В радиоэлектронных цепях, устройствах и системах помимо полезных сигналов, несущих информацию, действуют электрические колебания, представляющие собой случайные процессы. Эти колебания (шумы и помехи) оказывают существенное, а в некоторых случаях решающее влияние на работу радиоэлектронного устройства. Они накладываются на полезный сигнал и создают маскирующий фон, затрудняющий извлечение информации из сигнала. Помехой может быть неслучайный сигнал. Шумом является любая случайная помеха или колебание, на фоне которой должна выделяться информация, связанная с когерентным сигналом.

Так как шум является случайным процессом, для его описания применяются статистические характеристики. Случайные процессы разделяются на стационарные и нестационарные. Стационарными называются процессы, статистические характеристики которых не изменяются во времени. Примером стационарного процесса может являться акустический шум неподвижно стоящего автомобиля. Если же автомобиль удаляется, то его шум становится нестационарным процессом – интенсивность шума изменяется со временем.

Стационарные процессы в свою очередь разделяются на эргодические и неэргодические. Эргодическими называются такие процессы, вероятностные характеристики которых можно определить по одной достаточно длинной реализации, т. е. результат усреднения по времени равен результату усреднения по ансамблю реализаций. В качестве примера эргодического случайного процесса можно привести бросание монеты. Определить вероятность выпадения лицевой или оборотной стороны можно, либо много раз подбрасывая одну монету, либо бросив один раз большое количество монет; результаты в обоих случаях будут одинаковы.

Случайные процессы описываются всевозможными многомерными распределениями вероятностей мгновенных значений. В частности, одномерное распределение можно задать плотностью распределения . Вероятность того, что мгновенное значение напряжения шума окажется в интервале , в этом случае равна .

Во многих случаях плотность распределения вероятностей описывается нормальным законом

, (8.1)

Где σ2– дисперсия случайной величины, определяемая как

, (8.2)

При этом - эффективное (действующее) значение шумового напряжения. Нормальное распределение показано на рис.8.1. Шум, имеющий такое распределение плотности вероятности мгновенных значений, называется гауссовым. Примером гауссова шума является тепловой шум, который будет рассмотрен ниже.

описание: пр40

Рис.8.1. Распределение плотности вероятности нормального шума

Шумы и помехи в радиоэлектронных цепях имеют различную физическую природу и весьма разнообразны по своим свойствам. Так, радиоприему могут мешать сигналы от соседних по частоте радиостанций. Являясь для кого-то полезными, эти сигналы затрудняют прием нужной информации и, таким образом, являются помехами. Еще один вид помех – помехи от всевозможных электрических устройств, таких, как электрический транспорт, коллекторные электродвигатели, электромедицинские приборы, промышленные высокочастотные установки, сварочное оборудование, системы зажигания автомобильных двигателей, электрические звонки и т. п. Сущность этих промышленных помех состоит в том, что при работе перечисленных устройств создается мощное электромагнитное излучение: либо возникает искрообразование, сопровождающееся излучением электромагнитных волн в широком диапазоне частот, либо нормальный режим работы устройства состоит в генерировании незатухающих высокочастотных колебаний.

Из числа помех природного происхождения можно отметить атмосферные помехи. Так, разряд молнии, представляющий собой мощный кратковременный импульс тока, сопровождается излучением электромагнитных волн в широком диапазоне частот. Осаждение инея на приемную антенну сопровождается сильными помехами, так как каждая оседающая на антенну частица может нести значительный электрический заряд. Аналогичные явления происходят во время снегопада или пыльной бури.

Кроме этих внешних по отношению к радиоэлектронной цепи источников мешающих колебаний, и в самой цепи возникают шумовые колебания (шумы). Рассмотрим их более подробно.