Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в телерадиовещании

10 Помехи радиоприему | назад | содержание | вперёд |

10 Помехи радиоприему

Общим для любых радиолиний является то, что ЭДС на входе приемника создается под действием смеси полезного сигнала и всей совокупности помех, имеющих, как и полезный сигнал, электромагнитную приро-ду.

Природа радиопомех отличается очень большим разнообразием. Для удобства изучения их свойств и их роли в работе радиолиний целесообразно весь класс помех систематизировать по ряду общих признаков.

По их месту в структуре сигнала помехи подразделяются на аддитивные и мультипликативные. Общим признаком аддитивных помех является их самостоятельное присутствие на входе приемника. Это означает, что помехи этого вида создают ЭДС на входе приемника независимо от наличия на этом входе полезного сигнала. Поэтому в целом сигнал является суммой полезного сигнала и помехи.

В реальных условиях чаще всего сигналы, поступающие на вход приемника, подвержены замираниям. Замирания испытывают сигналы на линиях дальнего тропосферного распространения, на линиях, работающих за счет ионосферных волн, на космических радиолиниях. Действие замираний, как и помех, во всех этих случаях приводит к снижению надежности работы радиолиний. Поэтому замираниям естественным образом придается статус радиопомех. Однако, в отличие от аддитивных помех, помехи этого вида подчиняются правилу перемножения (нет сигнала, нет и помехи) и поэтому называются мультипликативными. Влияние мультипликативных помех подробно рассмотрено в разделах 3 и 7. К аддитивным помехам можно отнести: промышленные, атмосферные, космические, радиоизлучение Земли и собственные шумы приемных устройств.

Промышленные помехи. К ним относятся помехи от посторонних радиостанций и помехи, источником которых являются разного рода промышленные электроустановки. Любые радиостанции излучают радиоволны не только на несущей частоте, но и на второй и более высокочастотной гармониках. Если одна из гармоник попадает в полосу рабочих частот другой радиостанции, то она при приеме воспринимается как помеха.

В реальных условиях (особенно это свойственно диапазону декаметровых волн) на входе приемника может действовать смесь сигналов от нескольких посторонних радиостанций, работающих на частоте полезного передатчика. Мерой борьбы с помехами этого вида является использование направленных приемных антенн с управляемой диаграммой направленности, которые позволяют в ряде случаев отстроиться от помехи, направление которой не совпадает с направлением прихода полезного сигнала (рис. 10.1). Часто эффективным средством для уменьшения действия помехи является смена рабочей частоты.

Промышленные электроустановки являются активными источниками радиоизлучения в широком диапазоне частот. Чаще всего излучение электромагнитных волн происходит в момент переключения токонесущих цепей, которое сопровождается электрическим разрядом (искрением). Источниками такого вида помех являются коллекторные электрические машины, токосъемники транспорта на электрической тяге, сварочные агрегаты и др.

Помехи от промышленных установок могут проникать в приемное устройство не только в виде радиоволн через приемную антенну, но и через цепи питания этих устройств, если источник помехи питается от той же электросети.

Искровой разряд является источником излучения электромагнитного импульса с бесконечно частотным спектром. Однако, как следует из разложения импульса в ряд Фурье, с ростом номера гармоники амплитуда составляющей спектра уменьшается.

Поэтому промышленные помехи меньше всего сказываются на работе радиолиний в диапазоне ультракоротких волн. Основной мерой борьбы с промышленными помехами является экранирование источников паразитного излучения и установка в цепях электропитания приемников специальных фильтров, которые подавляют высокочастотные составляющие тока. Для уменьшения действия промышленных помех профессиональные радиоцентры выносятся из черты города.

Атмосферные помехи. Источником атмосферных помех являются грозовые разряды. Грозовой разряд (молния) местного характера является источником мощного электромагнитного импульса. Совокупность отдаленных грозовых разрядов образует электромагнитное излучение, представляющее собой флуктуационную помеху со сплошным спектром типа гладкого шума.

Основным источником атмосферных помех являются грозовые разряды в области тропического пояса, где ежесекундно происходит до 100 грозовых разрядов. Для определения уровня атмосферных помех составлены специальные карты, рекомендованные МККР.

Атмосферные помехи имеют явно выраженный сезонный и суточный ход. Поэтому эти карты составлены для четырех времен года и для разных часов суток. Образец карты приведен на рис. 10.2.

Рис. 10.2. Карта распределения атмосферных помех

На картах нанесены линии равных значений (изоплеты) мощности атмосферных помех в дБ по отношению к величине kТВ, где k = 1,38 · 10-23 Дж/град – постоянная Больцмана, В – эффективная полоса пропускания приемника в Гц, Т – абсолютная температура приемной антенны. При построении карт эта величина принята равной 288°К. Величина kТВ определяет мощность собственных шумов на входе приемника:

Рш = NkТВ, (10.1)

где N – коэффициент шума приемника.

Уровень атмосферных помех приведен на картах для частоты, равной 1 МГц. Для определения мощности помех на другой частоте служат графики, приведенные на рис. 10.3. Каждая кривая соот-ветствует определенному отноше-нию мощности помех к kТВ в дБ, определенному по картам. По оси ординат на графиках рис. 10.3 отложено эффективное значение напряженности поля помехи по отношению к 1 мкВ. По оси абсцисс отложены значения частоты. График построен для полосы пропускания приемника, равной 1 кГц. Уровень помехи при заданной полосе В определяется по формуле:

. (10.1)

Космические помехи. Под космическими помехами подразумевают радиоизлучение внеземного происхождения – излучение Солнца, планет солнечной системы, излучение Галактики и излучение внегалактического происхождения. Последнее носит название метагалактического фона и состоит из совокупности излучений внешних галактик.

Распределение источников космического излучения в настоящее время хорошо изучено. Составлены карты интенсивности космического излучения небесной сферы. На рис. 10.4 приведена карта интенсивности излучения небесной сферы в проекции Меркатора (проекция небесной сферы на равномерную прямоугольную координатную сетку).

Рисунок 10.4. Карта распределения космических помех

Из рис. 10.4 видно, что космическое радиоизлучение имеет наибольшую интенсивность в области галактического экватора и возрастает по мере перемещения вдоль экватора к галактическому центру.

Помехи, возникающие в результате радиоизлучения Земли. Земля, как любое нагретое тело, излучает радиоволны. В диапазоне декаметровых и более длинных радиоволн с излучением Земли можно не считаться, так как здесь доминируют атмосферные и промышленные помехи. Таким образом, основной вес радиоизлучение Земли имеет в диапазоне ультракоротких волн.

Уровень помех на входе приемника, вызванных радиоизлучением Земли сильно зависит от угла возвышения приемной антенны. В табл. 10.1 приведены значения яркостной температуры приемной антенны при нескольких углах возвышения.

Таблица 10.1

Угол возвышения, град. | Яркостная температура антенны, К°
0 | 200
10 | 50
30 | 10

Как видно из табл. 10.1, угол возвышения приемной антенны при связи с космическим аппаратом не должен быть меньше величины порядка 5°.

Собственные шумы приемных устройств. Источники помех, присущие радиоприемных устройствам, подробно рассматриваются в курсе радиоприемных устройств. Остается лишь подчеркнуть, что внутренние шумы приемника становятся доминирующей помехой на частотах, превышающих величину порядка 1000 МГц.

Вопросы для самопроверки

1. Объяснить, какие бывают виды помех радиоприему?
2. Какая существует разница между аддитивными и мультипликативными помехами?
3. На каких частотах доминирующее значение имеют промышленные, атмосферные, космические помехи, а также внутренние шумы приемника?
4. Что называется яркостной температурой антенны?
5. Чем объясняются трудности приема сигналов спутников при малых угловых возвышениях наземной приемной антенны?
6. Какие методы борьбы созданы с аддитивными помехами?

назад | cодержание | вперёд