- •Курсовая работа
- •Глава 1. Шумы на линии связи 4
- •Глава 2. Методы борьбы с помехами на линии связи 22
- •Введение
- •Глава 1. Шумы на линии связи
- •1.1. Основные помехи в линиях связи
- •1.1.1 Шумы
- •1.1.2. Наводки
- •1.2. Типы линий связи
- •1.2.2. Кабельные
- •1.2.3. Радиоканалы
- •Глава 2. Методы борьбы с помехами на линии связи
- •2.1. Неустранимые помехи
- •2.2. Устранимые помехи
- •Список литературы
Глава 1. Шумы на линии связи
Рисунок
1.1 Строение линии связи
Физическая среда может быть представлена, как набором проводов / кабелей, по которым пускают электрические импульсы для передачи данных; так и воздушным / космическим пространством, где информация передаётся с помощью радиоволн.
1.1. Основные помехи в линиях связи
Полезный сигнал редко не сопровождается так называемыми шумами и наводками, негативно сказывающимися на качестве сигнала.
В общем случае помеха представляет из себя случайно возникший сигнал, являющийся однородным с полезным и действующим одновременно с ним.
В нашем же случае помехой будем считать любое случайное влияние на полезный основной сигнал, снижающее верность приёма и воспроизведения посылаемой по линии информации.
1.1.1 Шумы
Собственно, под шумом подразумевается противоположный полезному сигнал, который возникает в любой линии связи.
Выделяют два основных вида шумов в устройствах передачи информации:
Рисунок 1.1.1.1 Тепловой шум и дополнительные гармоники, возникшие при прохождении основного сигнала
д искретная структура тока в усилительных элементах (различных транзисторах и микросхемах), что означает внесение дополнительных гармоник в сигнал, т.к. дискретный сигнал – всегда представляется бесконечным числом гармоник, по преобразованию Фурье, что и приводит к зашумлению. Это так называемые нелинейные искажения: частотные, фазовые и др.;
тепловое движение свободных носителей зарядов (электронов) в проводниках цепи, с чем бороться практически невозможно, т.е. помимо упорядоченного тока существует и хаотичное, которое не контролируется электрическим полем.
Рисунок 1.1.1.2 Формула вычисления отношения сигнал/шум в дБ
О писать шумовые характеристики системы можно при помощи характеристики «отношение сигнал/шум», измеряющийся в дБ, который можно вычислить по формуле:
По спектрограмме (на рисунке 1.1.1.1.) также можно определить это отношение, т.к. амплитуда гармоники уже представлена в дБ, поэтому всего нужно вычесть из уровня полезного сигнала уровень максимальной гармоники шума.
Рисунок 1.1.1.3 Вычисление мощности шума АЦП
Е щё одним немаловажным источником шума в цифровых устройствах, например, в радиоприёмниках, являются АЦП, который в добавок к тепловому шуму производит шумы квантования. Мощность шума квантования N-разрядного АЦП вычисляется по следующей формуле, где VFS – полный диапазон напряжений аналогового сигнала:
Чем больше шум системы, тем больший уровень сигнала необходим в системе, т.к. если он будет слишком низок, его попросту невозможно будет отличить от шума.
1.1.2. Наводки
Рисунок 1.1.2.1 Влияние двух разных помех на полезный сигнал
Я вление наведённого напряжения возникает из-за влияния на проводник внешнего электромагнитного поля: под его действием в проводнике начинает течь собственный ток, создающий противоположное электромагнитное поле, в результате чего получается дополнительный сигнал, имеющий абсолютно нулевое отношение к полезному сигналу и являющийся не нужным в системе, от чего нужно защищаться в первую очередь при передаче данных в цифровом виде.
Могут возникнуть, как и от соседних проводников, так и от каких-либо радиоволн: это могут быть и космическое излучение (Солнце, Радиозвёзды), или какие-либо земные явления, например, молнии.
Рисунок 1.1.2.2 Пути прохождения ёмкостной и индуктивной наводок
П о-другому наводки ещё называют паразитными связями (индуктивные, емкостные и т.д.).
Рисунок
1.1.2.3 Слева индуктивная, справа емкостная
величина паразитной наводки
На рисунке 1.1.2.2 паразитные связи возникают между двумя контурами: с источником ЭДС e – линия с полезным сигналом, и en – какой-либо контур, по которому течёт ток, из-за чего передаваемая информация искажается, т.к. паразитные ёмкости эквивалентны электрическим фильтрам.
Это происходит по следующим причинам:
Рисунок 1.1.2.4 Аналог по возникновению ЭДС в близлежащих проводах
во-первых, каждый проводник, в силу своей не идеальности, обладает добавочной индуктивностью, а это значит, что близко проходящие провода будут взаимодействовать друг с другом, как катушки индуктивности в знаменитом опыте;
во-вторых, проводники, между которыми находится изолятор – ничто иное, как конденсатор, а значит, связь появится неизбежно.
Ч тобы снизить емкостную паразитную связь – уменьшить сопротивление источника сигнала, используя идеальный источник напряжения, индуктивную – идеальный источник тока.