1.15. Переходные шумы, вызванные нелинейностью амплитудно-частотной характеристики группового тракта

Переходные шумы вызваны нелинейностью амплитудной характеристики группового тракта, т.е. нелинейностью модема (ЧМ, ЧД) и групповых усилителей (ГУ). На рис.1.15. представлена структурная схема группового тракта.

Рис.1.15. Структурная схема группового тракта

Для неискаженной работы необходимо, чтобы амплитудная характеристика группового тракта была линейной (рис.1.16).

Рис.1.16. Амплитудная характеристика группового тракта

Нелинейность характеристик приводит к появлению гармоник (дополнительных частот) на нелинейных элементах, которые воспринимаются как помехи. Эти помехи называют нелинейные переходные шумы. Переходной шум оценивают с помощью коэффициента гармоник, который показывает насколько первая гармоника больше всех остальных гармоник.

1.16. Нелинейные переходные шумы, вызванные нелинейностью фазо-частотной характеристики вч-тракта ррл

В РРЛ к ВЧ-тракту относят усилители СВЧ-колебаний передатчика и приемника, УПЧ, преобразователи частоты в приемнике и передатчике (смеситель и гетеродин) и УМ передатчика.

Частотно-модулированный сигнал, передаваемый по ВЧ-тракту, имеет сложный частотный спектр (рис.1.17).

Рис.1.17. Спектр частотно-модулированного сигнала

Для неискаженной передачи, компоненты спектра частотно-модулированного сигнала должны задерживаться в ВЧ-тракте на одинаковое время τ_з. Это время задержки называется групповым временем запаздывания (ГВЗ), т.е. каждая гармоника должна задерживаться на одинаковое время. Например, при прохождении через УПЧ τ_з = 1 мкс, т.е. τ_гвз = 1 мкс (рис.1.18)

Рис.1.18. Задержка сигнала в УПЧ

Если время задержки в высокочастотном тракте у отдельных составляющих спектра будет различным, то на выходе высокочастотного тракта спектр исказится. Тогда исказится и форма напряжения многоканального телефонного сообщения (МТС). Эти искажения эквиваленты созданию паразитных гармоник (помех), иначе говоря, образуется нелинейный переходной шум.

На рис.1.19 показаны идеальные фазо-частотная характеристика (ФЧХ) и ГВЗ, а также неидеальные характеристики.

Рис.1.19. ФЧХ и ГВЗ высокочастотного тракта

Идеальные характеристики ФЧХ и ГВЗ адекватны,

и .

Тогда фазовый сдвиг φ(f) пропорционален τ_з.

На практике, идеальность характеристик высокочастотного тракта нарушается, и возникают искажения формы сигнала. Например, может исказиться форма прямоугольного импульса, это приводит к возникновению помех.

1.17. Нелинейные переходные шумы, вызванные отражениями в антенно-фидерном тракте

Существует неидеальность согласования стыков секций волноводов, а также рассогласование волноводов с антеннами, поэтому возникают отражения электромагнитной энергии от концов фидеров (рис.1.20). Эти отражения возникают как в фидерах передатчика, так и в фидерах приемника.

Рис.1.20. Отражение волн в волноводах

На рис.1.21 показан на векторной диаграмме результирующий сигнал, где

,

τ_ф - время распространения сигнала по фидеру, т.е. по волноводу.

Рис.1.21. Векторная диаграмма результирующего сигнала на входе приемной антенны

На входе приемной антенны соседнего ретранслятора присутствует прямой сигнал U_прям и дважды отраженный U_отр. Дважды отраженный сигнал запаздывает относительно прямого на 2τ_ф, где ,

l_ф - длина фидера; _ф - групповая скорость распространения высокочастотного сигнала в фидере.

Для волноводов ,

где: с = 3·10⁸ м/с - скорость света; λ_кр - критическая длинна волны волновода.

Таким образом, фаза суммарного колебания (φ_отр) на входе антенны ПРМ определяется действующими значениями прямого U_прям и отраженного U_отр сигналов и временем распространения в волноводе τ_ф. Если фазовая характеристика антенно-фидерного тракта φ_отр нелинейная, то появляются переходные шумы на выходе телефонного канала. Таким образом, при проектировании РРЛ учитывают мощность всей совокупности помех. Суммарная мощность шумов, создаваемая всем перечнем помех внутри РРЛ (Р_{Σ помех}), недолжна превышать допустимый уровень (Р_{доп помех}). Т.е. Р_{Σ помех} ≤ Р_{доп мккр}.

Этот уровень определяется рекомендациями Международной Консультативной Комиссии по Радио (МККР), которая в настоящее время получила название Бюро по Радио Международного Союза Электросвязи (МСЭ).