Действие помех на передаваемые сигналы.

При передачи элементарных импульсов по физическим линиям и каналам на них действуют посторонние электромагнитные процессы, являющиеся для полезных сигналов помехами. Выходной сигнал не сооветствует форме входного сигнала. В зависимости от механизма действия помехи разделяют на аддитивные и мультипликативные.

Аддитивная помеха – алгебраически складывается с сигналом

U_пр (t) = U_пер (t) + e (t) ,

где: U_пр (t) – сигнал на выходе канала,

U_пер (t) – передаваемый сигнал,

e (t) – помехи.

Источники аддитивных помех: природные явления (грозовые разряды, ионизация атмосферы); промышленные электроустановки (электрифицированный транспорт, ЛЭП, электродвигатели станочного привода); влияния соседних каналов и линий (переходные влияния).

Наиболее опасной является импульсная помеха, так как она может уничтожить элементарный импульс, что приводит к ошибкам в принимаемой информации.

Мультипликативная помеха появляется из-за случайного изменения во времени коэффициента передачи канала вследствие нестабильности первичных параметров каналов линий. Выходной сигнал определяется произведением

U_пр (t) = U_пер (t) · h(t) ,

где: h (t) – коэффициент передачи канала.

В реальных каналах наряду с плавным изменением коэффициента передачи наблюдаются кратковременные скачкообразные его изменения и кратковременные пропадания канала.

Они возникают из-за плохих контактов в пайках, штепсельных и гнездовых разъемах, перегрузок линейных усилителей, несовершенства эксплуатации каналов и технологии измерения их характеристик.

Рис. 25 Механизм появления искажений элементов сигналов

Передаваемые импульсы U_пер (t) показаны на рис. а. Снижение амплитуды тока (рис. б), обусловлено наличием в линии активных составляющих: сопротивления проводов (R) и проводимости изоляции (С_т).

Временной сдвиг (рис. в), обусловлен наличием в линии реактивных составляющих: индуктивности (L) и емкости (C).

В линии действуют помехи (рис. г), параметры которых имеют случайный характер. Возможно лишь оценить границы изменения помех

(+i_п - -i_п).

Ток на выходе канала показан на рис. д.

На входе приемника включено пороговое устройство с параметром срабатывания i_пор (рис. д), что позволяет восстановить прямоугольную форму импульсов и увеличить амплитуду принятых импульсов (рис. е).

Длительность импульсов восстановить не удается из-за неравенства времени запаздывания их границ:

t_зд1 ≠ t_зд2 ≠ t_зд3 ≠ t_зд4 ≠ ………

Изменение длительности входящих посылок называют искажением элементарных импульсов.

По механизму появления искажений их разделяют на краевые искажения и искажения дробления.

При краевых искажениях изменяется длительность элементарного импульса из-за неодинакового времени запаздывания его границ:

Абсолютная величина краевого искажения оценивается выражением

Для множества принятых импульсов

Относительная величина краевого искажения, %:

При дроблении изменяется длительность элементарного импульса в сторону ее уменьшения, что приводит к появлению как бы нескольких импульсов на базе сигнала.

Признаком дробления является появление лишнего количества значащих моментов восстановления в последовательности принятых импульсов по сравнению с количеством значащих моментов модуляции в последовательности переданных импульсов:

N_{ЗН МВ} > n_{ЗН ММ}.

Количественной оценкой каждого дробления являются его длительность t_дрiи временно'е положение его относительно идеальной передней границы импульса y_i. Количество дроблений внутри импульса может быть произвольным.

Из-за случайного характера и множества независимых источников помех в реальных каналах и краевые искажения, и дробления оцениваются с позиций теории вероятности как случайные величины.

1) d_пр 2) d_хар 3) d_сл 4) d_дри 5) d_дпт

Рис. 26 Классификация искажений элементарных импульсов

1) Искажения преобладания – вызваны действием регулярных факторов, обусловленных следующими причинами:

- колебаниями напряжения источника питания;

- несимметричностью канала;

- влиянием цепей электроснабжения.

Рис. 27 Механизм появления преобладания из-за неравенства напряжений линейных батарей номинальному значению

На рис.27:

1. U_GB = U_ном ;

2. U_GB > U_ном , q_пр = t₀ – t₀’’ (q_пр – абсолютное значение искажения преобладания);

3.
U_GB < U_ном , q_пр = t₀ - t₀’.

Относительное значение искажения преобладания:

2) Характеристические искажения возникают в случае, если за время элементарного импульса t₀ устанавливающиеся процессы в канале не успевают закончиться.

Величина характеристического искажения зависит от характера переходного процесса (постоянная времени цепи) и ограничения времени элементарного импульса (скорость дискретной модуляции - В).

Рис. 28 Механизм появления характеристических искажений

На рис. 28:

1 - кривая изменения тока во входном устройстве от установившегося значения тока I до 0,

t₀ – время, в течение которого переходной процесс не успеет закончиться;

2 - кривая изменения тока от значения I',

i_от – ток отпускания.

Ток достигает значений i_от по разным кривым изменения (кривые 1 и 2) за разное время t₁ и t₂.

Абсолютное значение характеристического искажения:

q_хар = t₁ - t₂.

Относительное характеристическое искажение:

d_хар – зависит как от характеристик канала t, так и от характеристик сигнала В (скорость модуляции). Эта зависимость носит нелинейный характер и резко возрастает с увеличением В.

3) Случайные искажения от токов помех обусловлены наложением на основную кривую входящего тока аддитивных помех.

Рис. 29

На рис. 29:

1 - основная кривая входящего тока;

2, 3 - кривые получены при наложении максимально возможной амплитуды токов помех на основную кривую 1 входящего тока. При значениях ±i_ср будут фиксироваться границы входящих посылок.

Абсолютное значение искажений от токов помех (случайных) будет определяться разницей

а относительное значение этих искажений, %

В общем случае, суммарная относительная величина краевого искажения в канале: