Principalele tipuri de interferență și distorsiune în sistemele de comunicații. Interferențe în canalele de comunicație, sisteme de transmisie analogică

Într-un canal real, semnalul este distorsionat în timpul transmisiei și mesajul este reprodus cu o anumită eroare. Cauza unor astfel de erori este distorsiunea introdusă de canal în sine și interferența care afectează semnalul.

Caracteristicile de frecvență și timp ale canalului determină așa-numitele distorsiuni liniare. În plus, canalul poate contribui și el distorsiuni neliniare, cauzată de neliniaritatea anumitor legături ale canalului. Dacă distorsiunile liniare și neliniare sunt cauzate de caracteristicile cunoscute ale canalului, atunci acestea, conform cel puţin, în principiu, poate fi eliminat printr-o corectare adecvată.

Distorsiunea ar trebui să fie clar distinsă de interferența care este de natură aleatorie. Interferențele nu sunt cunoscute dinainte și, prin urmare, nu pot fi eliminate complet.

Interferența este orice efect asupra unui semnal util care îl face dificil de recepționat. Interferența este foarte diversă atât ca origine, cât și ca proprietăți fizice. În canalele radio, cele mai frecvente sunt interferențele atmosferice cauzate de procesele electrice din atmosferă și, mai ales, descărcările de fulgere. Energia acestei interferențe este concentrată în principal în regiunea undelor lungi și medii. Interferența puternică este cauzată și de instalațiile industriale. Aceasta este așa-numita interferență industrială care apare din cauza schimbărilor bruște de curent în circuitele electrice ale diferitelor instalații electrice. Aceasta include interferența de la vehicule electrice, motoare electrice, instalații medicale, sisteme de aprindere a motorului etc.

Un tip obișnuit de interferență este interferența de la posturi și canale radio străine. Ele sunt cauzate de o încălcare a reglementărilor privind distribuția frecvențelor de operare, stabilitatea insuficientă a frecvenței și filtrarea slabă a armonicilor semnalului, precum și procesele neliniare în canale care conduc la distorsiuni de încrucișare.

În canalele de comunicare prin cablu, principalul tip de interferență este zgomotul de impuls și întreruperile comunicației. Apariția zgomotului de impuls este adesea asociată cu comutarea automată și diafonia. Întreruperea comunicării este un fenomen în care semnalul de pe linie dispare brusc sau dispare complet. Astfel de întreruperi pot fi cauzate de diverse motive, dintre care cele mai frecvente sunt defecțiunile contactului în releu.

În aproape orice interval de frecvență, apare zgomotul intern al echipamentului, cauzat de mișcarea haotică a purtătorilor de sarcină în dispozitivele de amplificare, rezistențe și alte elemente ale echipamentului. Această interferență este vizibilă în special în comunicațiile radio în domeniul undelor ultrascurte, unde alte interferențe sunt scăzute. În acest interval, interferența cosmică asociată cu procesele electromagnetice care au loc pe Soare, stele și alte obiecte extraterestre este, de asemenea, importantă.

ÎN vedere generală influența interferenței n(t) pe semnal transmis u(t) poate fi exprimat de către operator

z=ψ(u, n). (1.5)

În cazul special când operatorul ψ degenerează în sumă

z=u+n, (1.6)

se numește interferență aditiv . Dacă operatorul poate fi reprezentat ca produs

z=ku, (1.7)

atunci interferența este numită multiplicativ . Aici k(t)– proces aleatoriu. 1 În canalele reale, de obicei apar interferențe atât aditive, cât și multiplicative și, prin urmare

z=ku+n=s+n. (1.8)

Printre zgomotul aditiv de diverse origini, un loc special îl ocupă zgomotul de fluctuație (zgomot de fluctuație), care este un proces aleatoriu cu o distribuție normală (proces gauss). Această interferență este cea mai studiată și prezintă cel mai mare interes, atât teoretic, cât și practic. Acest tip de interferență apare practic pe toate canalele reale.

Din punct de vedere fizic, se generează astfel de interferențe diverse feluri fluctuații, adică abateri aleatorii ale anumitor mărimi fizice din valorile lor medii. Astfel, sursa de zgomot în circuitele electrice poate fi fluctuațiile curentului cauzate de natura discretă a purtătorilor de sarcină (electroni, ioni). Natură discretă curent electric se manifestă în tuburi vid și dispozitive semiconductoare sub forma unui efect de lovitură.

Suma unui număr mare de interferențe din diverse surse are, de asemenea, natura interferenței de fluctuație. Și, în sfârșit, multe zgomote, atunci când trec printr-un dispozitiv de recepție, capătă adesea proprietățile zgomotului de fluctuație normală.

Cea mai frecventă cauză a zgomotului sunt fluctuațiile datorate mișcării termice. Mișcarea termică aleatorie a purtătorilor de sarcină în orice conductor provoacă o diferență aleatorie de potențial (tensiune) la capetele acestuia. Valoarea medie a tensiunii este zero, iar componenta alternativă apare ca zgomot. Zgomotul termic la intrarea receptorului este un proces normal aleatoriu cu medie zero și spectru de energie:

, (1.9)

Unde h 6,6·10 -34 J·s – constanta lui Planck; k 1,38·10 -23 J/grad. – constanta Boltzmann; T– temperatura absolută a sursei de zgomot; f– frecvența curentă.

În gama de frecvențe audio și radio hf<<kT, și prin urmare densitatea spectrală este constantă și egală

. (1.10)

Dimensiune N 0 = kT numită densitate spectrală a zgomotului unilateral. Cu lățimea de bandă a receptorului F puterea de zgomot este egală P w =N 0 F, mar.

În domeniul de frecvență optică, care odată cu dezvoltarea electronicii cuantice devine foarte promițătoare pentru comunicare, dimpotrivă, hf>>kT iar zgomotul termic se dovedește a fi foarte slab. Cu toate acestea, în acest interval, „zgomotul cuantic”, cauzat de natura discretă a emisiei semnalului, devine semnificativ. Esența zgomotului cuantic este asociată cu relația de incertitudine, conform căreia erorile pătratice medii în măsurarea energiei fotonului σ E și a timpului său de sosire σ t respectă inegalitatea σ E σ t ≥h. Prin urmare, chiar și în absența interferențelor aditive, semnalul nu poate fi recepționat absolut exact. Într-o primă aproximare, zgomotul cuantic poate fi considerat o interferență cu o densitate spectrală egală cu energia fotonului. hf. În domeniul optic, frecvența f peste 10 15 Hz, deci zgomotul cuantic este foarte vizibil.

Interferența cu impulsuri, sau concentrată în timp, include interferența sub formă de impulsuri individuale, care urmează unul după altul la intervale de timp atât de mari încât fenomenele tranzitorii din receptor de la un impuls au timp să dispară practic până la sosirea următorului impuls. O astfel de interferență include multe tipuri de interferențe atmosferice și industriale. Rețineți că conceptele „zgomot de fluctuație” și „zgomot de puls” sunt concepte relative. În funcție de rata de repetare a impulsului, aceeași interferență poate acționa ca un impuls pe un receptor cu o lățime de bandă largă și ca o fluctuație pe un receptor cu o lățime de bandă relativ îngustă. Zgomotul pulsului este un proces aleatoriu constând din impulsuri rare individuale distribuite aleator în timp și amplitudine. Proprietățile statistice ale unei astfel de interferențe sunt descrise cu suficientă completitate pentru scopuri practice prin distribuția probabilității amplitudinilor impulsurilor și distribuția intervalelor de timp dintre aceste impulsuri.

Interferența concentrată în spectru include de obicei semnale de la stații radio străine și emisii ale generatorului. frecventa inalta în diverse scopuri(industriale, medicale) etc. În cazul general, acestea sunt oscilații modulate, adică oscilații cvasi-armonice cu parametrii în schimbare. În unele cazuri, aceste oscilații sunt continue (de exemplu, semnale de la posturile de radio de emisie și televiziune), în alte cazuri sunt de natură pulsată (semnale de la stațiile radiotelegrafice). Spre deosebire de zgomotul de fluctuație și de impuls, lățimea spectrului de zgomot concentrat în majoritatea cazurilor nu depășește lățimea de bandă a receptorului. În domeniul undelor scurte, acest tip de interferență este principalul care determină calitatea comunicării.

1 Definiții riguroase ale unui proces aleator și ale spectrului său de energie vor fi date mai târziu.

Zgomotul aditiv intră în intrarea RPU împreună cu semnalul. Acest tip de interferență este:

Zgomot atmosferic și cosmic;

Interferențe din instalațiile industriale;

Interferența stației de la alte transmițătoare;

Zgomotul intern al căii RPU, referit la intrare.

Toate zgomotele aditive pot fi împărțite în trei grupuri:

Fluctuație (zgomot);

Axat pe spectru (stație);

Concentrat pe timp (puls).

Zgomotul căii RPU poate fi reprezentat printr-un proces gaussian staționar cu densitate spectrală medie și unilaterală zero (spectru energetic)

k - constanta Boltzmann k =1,38·10 -23 [J/K], T 0 - temperatura mediu pe scara Kelvin (T 0 =273°+ t°C).

F sh - cifra zgomotului receptorului.

Cifra de zgomot Fsh arată de câte ori un receptor real degradează raportul semnal-zgomot din punct de vedere al puterii în comparație cu un receptor ideal (fără zgomot), al cărui nivel de zgomot este determinat de rezistență activă sursa semnalului.

Puterea medie a zgomotului alb în banda de zgomot echivalentă Df e a căii RPU

, (2.51)

unde K 0 este valoarea răspunsului în frecvență la frecvența centrală.

Rețineți că zgomotul gaussian este cel mai puternic distrugător de informații pe baza entropiei sale maxime.

Zgomot gaussian de bandă îngustă n(t) la fel cum un semnal modulat poate fi scris într-o formă complexă ,unde este semnalul real

definit ca

unde N(t) – plic; q w (t) - faza procesului de zgomot;

; ; (2.54)

N s(t)Şi Ns(t)- componente de cuadratura de joasa frecventa.

. Interferența pulsului , influențând circuite rezonante RPU-urile pot crea, datorită proceselor tranzitorii lungi din ele, interferențe serioase cu recepția semnalului.

Pentru zgomotul pulsat, este necesar să se cunoască intensitatea fluxului lor și distribuția nivelurilor lor de amplitudine. Dacă se ştie că pe un interval de timp de 1 s există o medie ν interferența pulsului, apoi aspectul k interferență asupra intervalului T cu probabilitatea P( k) este descrisă de legea lui Poisson

(2.55)

Fie ca durata elementului să fie egală cu ∆ la transmiterea mesajelor telegrafice t.Probabilitatea ca un element de mesaj să fie afectat de zgomotul de impuls. Prin urmare, dacă există elemente pe intervalul T, atunci numărul mediu de intervale independente care vor fi afectate de zgomotul de impuls în exprimare (2.55). Această expresie determină probabilitatea numărului de elemente afectate de zgomot pulsat într-o sesiune de comunicare de durata T.

Interferența stației- Nivelurile medii de interferență sunt distribuite conform unei legi log-normale.

Întrebări de securitate la secțiunea 2.

1. Gama de valori instantanee ale unui mesaj continuu.

2. Modelul DIBP.

3. Expresie pentru interval dinamic semnal de vorbire.

4. Expresie pentru seria Kotelnikov și condiții pentru discretizarea mesajelor continue.

5. Condiție pentru mostrele necorelate la discretizarea mesajelor continue conform lui Kotelnikov.

6. Condiție pentru reconstrucția unui semnal u(t) cu un spectru finit din eșantioanele sale.

7. Legea, valoarea medie și varianța erorii aditive de cuantificare scalară uniformă a procesului.

8. SNR al ADC al unui semnal de vorbire gaussian cu cuantizare uniformă scalară.

9. Cerințe necesare pentru funcțiile de bază ale seriei generalizate de aproximare a vibrațiilor cu energie limitată.

10. Care este diferența dintre spectrul de amplitudine la aproximarea vibrației prin seria Fourier trigonometrică și serii complexe Fourier?

11. Care este distanța dintre vectorii de vibrație reprezentați de seria Fourier?

12. Expresii pentru spectrul de amplitudine complex al unui semnal periodic și densitatea spectrală a semnalelor neperiodice.

13. Proprietățile unei perechi de transformate Fourier.

14. Definiția ACF, VCF a neperiodic și periodic semnale deterministe.

15. Determinarea PSD a semnalelor neperiodice deterministe și aleatorii, procese staționare.

16. PSD semnalului modulator sincron BVN. Ce oferă probabilitatea egală a simbolurilor semnalului BVN de joasă frecvență?

17. Semnal HF modulat real în formă de înregistrare polară. Anvelopă complexă (în formă polară, în cuadratură) a semnalului modulat.

18. Forma în cuadratura de înregistrare a semnalului modulat HF.

19. Ce înseamnă procesul de modulare a semnalului?

20. Modulație AM și FM, spectre cu comunicare armonică.

21. SPA și PSD de oscilație modulată.

22. Tipuri de interferență. Forme de înregistrare a zgomotului gaussian de bandă îngustă.

23. Legea lui Poisson pentru zgomotul de impuls.

Semnalele utile sunt rareori prezente în circuite electrice V formă pură. Sunt aproape întotdeauna supuse zgomotului și interferențelor. În acest caz, semnalul util este distorsionat în timpul transmisiei, iar mesajul este reprodus cu o anumită eroare. Erorile sunt cauzate atât de distorsiunile introduse de canalul însuși cât și diverse tipuri interferențe care afectează semnalul în timpul transmisiei. În dispozitivele cu canale de transmisie a informațiilor în sine, există două surse principale de zgomot: structura discretă a curentului în elementele de amplificare (tranzistoare, microcircuite etc.) și mișcarea termică a electronilor liberi în conductorii circuitului electric. În același timp, temporar și caracteristicile de frecvență canal determina distorsiune liniară.În plus, un canal radio poate introduce distorsiuni neliniare cauzate de neliniaritatea unora dintre legăturile, circuitele sau dispozitivele sale.

În general, sub o piedică intelege un semnal aleator, omogen cu cel util si actionand concomitent cu acesta. Pentru sistemele de transmisie a informațiilor, interferența este orice efect accidental asupra unui semnal util care afectează acuratețea recepției și reproducerii mesajelor transmise pe o linie de comunicație.

De locul de origine Interferența este împărțită în externă și internă. Motive extern interferența sunt procese naturale și munca diferitelor dispozitive tehnice. În intervalele de unde decimetrice și mai puțin, cel interferența spațiului, asociat cu procese electromagnetice care au loc pe Soare, stele și alte obiecte extraterestre. În domeniul de frecvență optică există zgomot cuantic, cauzată de natura discretă a semnalului.

Găsit în canalele de radio atmosferice, cauzate de procese electrice din atmosferă, în primul rând descărcări de fulgere.

Instalațiile industriale creează interferențe puternice. Acestea sunt așa-numitele interferențe industriale, apărute din cauza schimbărilor bruște de curent în circuitele electrice puternice ale diferitelor dispozitive electrice. Un tip comun de interferență externă este interferența de la posturile de radio și televiziune străine și sistemele militare. Acestea sunt cauzate de încălcarea reglementărilor de distribuție a frecvenței, stabilitatea insuficientă a frecvențelor generatorului și filtrarea slabă a armonicilor semnalului, precum și procesele neliniare în canale care conduc la așa-numitele diafonie(manifestată în transferul de modulație de la semnalul interferent în afara benzii la cel util).

Principalele tipuri de interferențe externe în canalele de comunicație prin cablu sunt zgomot de impulsŞi întreruperea comunicării.

Intern interferența este cauzată de procesele care au loc în timpul funcționării dispozitivului în sine. În orice interval de frecvență, există zgomot intern al dispozitivelor asociat cu mișcarea haotică a purtătorilor de sarcină în dispozitivele de amplificare, rezistențe și alte elemente.

Analitic influența interferenței r(t) la un semnal util u(t)în formă generală poate fi exprimată de către operator Y:

unde este functia s(u(t)) reflectă un semnal util distorsionat.

Există două combinații posibile de semnal util și zgomot. Dacă operatorul Uîn formula (2.1) degenerează într-o sumă liniară a componentei semnalului și a zgomotului, i.e.

atunci interferența este numită aditiv(din engleza, adaos - plus).

Dacă operatorul Y poate fi reprezentat ca produs al unui coeficient k(t)(Aici k(t) - proces aleatoriu) şi semnal u(t), aceste.

atunci interferența este numită multiplicativ(din engleza, multiplicare- înmulţire).

Interferența multiplicativă este cauzată de modificări aleatorii ale parametrilor canalului radio. Ele se manifestă prin modificări ale nivelului semnalului. În canalele reale de transmitere a informațiilor, de obicei apar atât interferențe aditive, cât și multiplicative și, prin urmare

De proprietăți de bază Interferența aditivă este împărțită în trei clase: interferență concentrată în spectru (interferență în bandă îngustă), interferență pulsată (concentrată în timp) și interferență de fluctuație (distribuită în frecvență și timp), nelimitată nici în timp, nici în spectru.

Concentrat pe spectru numită interferență, a cărei parte principală cade asupra puterii zone separate interval de frecvență mai mic decât lățimea de bandă a sistemului de comunicații.

Puls interferență (concentrată pe timp). numită succesiune regulată sau haotică semnale de puls, omogen cu semnalul util. Sursele unor astfel de interferențe sunt elemente digitale și de comutare ale circuitelor sau dispozitivelor care funcționează în apropierea acestora. În funcție de rata de repetiție a impulsului, aceeași interferență poate acționa ca un impuls pe un receptor cu o lățime de bandă largă și ca o fluctuație pe un receptor cu o lățime de bandă relativ îngustă.

Zgomot de fluctuație (zgomot de fluctuație) reprezintă un proces aleator cu o distribuție normală – un proces gaussian (legea lui Gauss). Această interferență are loc în aproape toate canalele de comunicare reale și sunt numite zgomot. Din punct de vedere fizic, interferența de fluctuație aditivă este generată în sistemele de comunicații de diferite tipuri de fluctuații, de exemplu. abateri aleatorii ale anumitor mărimi (parametri) fizice de la valorile lor medii. Printre astfel de zgomote, putem numi în primul rând zgomotul intern al amplificatoarelor electronice. Se disting următoarele tipuri de zgomot de fluctuație:

• termice (zgomot Johnson);
• zgomot de pâlpâire (uneori zgomot roz);
• lovitura (cuantică).

Zgomotul termic al rezistențelor. Una dintre principalele cauze ale zgomotului este fluctuațiile densității în vrac sarcina electricaîn elemente rezistive datorită mişcării termice haotice a purtătorilor. În orice rezistor există întotdeauna electroni liberi în mișcare termică haotică. În acest caz, se poate dovedi că, la un moment dat, mai mulți electroni trec într-o direcție decât în ​​cealaltă. Aceasta înseamnă că, chiar și în absența EMF externă, valoarea instantanee a curentului care curge prin rezistor este diferită de zero. Aceste modificări instantanee ale curentului provoacă o diferență de potențial de zgomot la bornele rezistenței. Valoarea medie a unei astfel de tensiuni este zero, iar componenta variabilă apare ca zgomot.

Spectrul de putere al tensiunii de zgomot la capetele rezistorului este important pentru sistemele de comunicații. Este determinat de formula Nyquist:

Unde R- rezistența rezistenței, Ohm; k = 1,38- 10~ 23 J/K - constanta lui Boltzmann; T - temperatura absolută a rezistorului în grade Kelvin. Este adesea mai convenabil să utilizați un spectru energetic unilateral, care este stabilit în regiunea frecvențelor pozitive | V 2 /Hz |:

Să estimăm densitatea de putere spectrală a zgomotului termic din următorul exemplu: la Г = 300 K și R= valoare 20 kOhm N 0= 4 -1,38 -10 23 -300-20 000 = = 3,31 10 1(> V 2 /Hz, de unde rădăcina pătratică medie a tensiunii f/ m = 3,3M0 16 V/Hz 2.

Densitatea spectrală de putere a zgomotului termic este aceeași pentru toate frecvențele de interes pentru majoritatea sistemelor de comunicații; cu alte cuvinte, o sursă de zgomot termic emite la toate frecvențele cu putere egală pe unitate de lățime de bandă - de la o componentă constantă la o frecvență de ordinul a 10 12 Hz. Prin urmare, model simplu zgomotul termic presupune că densitatea sa spectrală de putere este uniformă și corespunde destul de precis cu modelul de zgomot alb (vezi mai jos).

Zgomot de pâlpâire - zgomot, a cărui densitate spectrală variază cu frecvența conform legii 1// (cu putere spectrală aproximativ constantă pe deceniu - o schimbare de 10 ori). Zgomotul de pâlpâire este adesea numit orice zgomot a cărui densitate spectrală scade odată cu creșterea frecvenței. De obicei, zgomotul de pâlpâire este neglijat la frecvențe de peste 10 kHz.

Zgomot de lovituri cauzate de mișcarea neuniformă a purtătorilor de curent electric discret în dispozitive electronice- diode, tranzistoare, microcircuite și lămpi; are un spectru uniform, i.e. este alb; spre deosebire de rezistențe, fluctuațiile apar nu datorită mișcării termice haotice a electronilor, ci datorită independenței statistice a mișcării lor ordonate.

Deoarece zgomotul termic este prezent în toate sistemele de comunicații și este o sursă proeminentă de interferență, caracteristicile zgomotului termic (aditiv, alb și gaussian) sunt adesea folosite pentru a modela zgomotul în sistemele de comunicație. Zgomotul gaussian cu medie zero este complet caracterizat de dispersie, astfel încât acest model este deosebit de ușor de utilizat atât în ​​detectarea semnalelor, cât și în proiectarea receptoarelor optime.

De tip de spectru de frecvență Interferența este împărțită în zgomot staționar (alb) și non-staționar. Zgomot alb conține componente armonice cu aceeași amplitudine și fază inițială aleatorie, care sunt distribuite uniform pe aproape întreaga gamă radio de frecvență - de la componenta constantă la o frecvență de ordinul a 10 12 Hz. În teoria filtrării optime, conceptul de zgomot cvasi-alb (din lat. cvasi- se presupune că; aproape), ale căror parametri și caracteristici sunt apropiate de cele ale zgomotului alb.

Zgomot non-staționar - zgomot care durează perioade scurte de timp (mai scurtă decât durata medie în metri).

În funcție de spectru, interferența poate fi continuă sau selectivă. Semnal solid interferența se caracterizează prin distribuția puterii sale pe un spectru larg de frecvențe. Selectiv interferența se caracterizează prin faptul că puterea sa este concentrată fie la o frecvență, fie într-o bandă de frecvență îngustă.

Un design ingineresc bun poate elimina majoritatea zgomotului prin ecranare, filtrare, selecție a modulației și locația optimă a receptorului.

Din punct de vedere matematic, semnalele informaționale aleatorii (semnale de natură aleatorie care transportă informații transmise) și zgomotul se supun acelorași legi probabilistice, așa că au primit denumirea generală. fluctuații aleatorii sau procese aleatorii.

Pentru analiza semnalelor aleatoare se folosesc metode ale teoriei comunicării statistice, bazate pe aparatul matematic al teoriei probabilităților și teoria proceselor aleatorii. Pentru a simplifica și vizualiza analiza, funcționarea circuitelor electrice este adesea considerată sub influența semnalelor deterministe. Pentru a lua în considerare natura aleatorie a semnalului real ca fiind model matematic nu utilizați o funcție deterministă separată u(t), și totalitatea funcții similare (u k (t)) = u ( (t), u 2 (t),..., formând un proces aleatoriu care conține informații utile.

Prelegerea nr. 4.

Interferență este orice influență externă sau internă interferentă asupra semnalului care provoacă abateri aleatorii ale semnalului primit de la cel transmis.

Interferența este foarte diversă atât ca origine, cât și ca proprietăți fizice. Uneori, interferența este foarte diferită de semnal și, uneori, este chiar dificil să se determine unde este semnalul și unde este interferența. Brusc, la telefon se aud două conversații. Este nevoie de timp pentru a distinge unde este semnalul util și unde „interferența” este conectată accidental. În același timp, această „interferență” este un semnal util pentru celălalt abonat.

Interferența poate fi clasificată după următoarele criterii:

După origine (locul de origine);

În funcție de proprietățile fizice;

După natura impactului asupra semnalului.

De origine În primul rând, este necesar să se constate zgomotul intern al echipamentelor incluse în canalul de comunicație, cauzat de mișcarea haotică a purtătorilor de sarcină în dispozitivele de amplificare, rezistențe și alte elemente. Această interferență este numită și zgomot termic . Pătrat tensiune efectivă zgomot termic peste rezistență R este determinată de binecunoscuta formulă Nyquist

unde este temperatura de rezistență absolută; – banda de frecventa;

W·s/deg – constanta lui Boltzmann.

Aceste zgomote pot fi eliminate în principiu numai la zero absolut ().

Interferență de la surse exterioare sunt impartite in:

- atmosferice(descărcări de fulgere, aurore etc.) cauzate de procesele electrice din atmosferă;

- interferențe industriale, apărute în circuitele electrice ale instalațiilor electrice (vehicule electrice, motoare electrice, instalatii medicale, sisteme de aprindere a motoarelor etc.);

- interferențe de la stații și canale străine, care rezultă din diferite încălcări ale modului lor de funcționare și ale proprietăților canalului;

- interferența spațiului, asociat cu procese electromagnetice care au loc pe Soare, stele, galaxii și alte obiecte extraterestre.

De proprietăți fizice diferențiați fluctuaţieŞi concentrat interferență.

Fluctuant numită interferenţă cauzată de fluctuaţiile anumitor mărimi fizice. Numele vine de la conceptul fizic fluctuații (lat. fluctuaţie– fluctuație) – abateri aleatorii ale mărimilor fizice de la medie. Zgomotul de fluctuație este o oscilație continuă care variază aleatoriu. Ele pătrund în sistemul de comunicații nu numai din exterior, ci își au originea și în cadrul sistemului însuși în diferitele sale legături.

Motive interferența fluctuațiilor interne sunt în principal zgomot termic în conductoare și efect de împușcare în dispozitivele electronice. LA interferența fluctuațiilor externe includ interferența de origine cosmică, interferența cauzată de influența reciprocă a circuitelor în liniile de comunicație (tranziții liniare și neliniare, flux de trecere și altele).

Trăsătură caracteristică interferența de fluctuație este că fenomenele care generează aceste interferențe se află în natura fizică a lucrurilor (structura discretă a materiei, natura discretă câmp electromagnetic) și nu poate fi eliminată în principiu.

LA interferență concentrată în timp (puls). Aceasta include interferența sub formă de impulsuri scurte unice de intensitate și durată diferite, care urmează unul după altul la intervale de timp aleatorii, destul de mari. Cauzele zgomotului de impuls sunt: ​​descărcări de fulgere; stații radio care funcționează în modul puls; linii electrice și alte instalații electrice; sistem de aprindere transport și alimentare cu energie; suprasarcinile amplificatorului; contacte slabe în echipament și alimentare; deficiențe în proiectarea și fabricarea echipamentelor; lucrări operaționale (reconstrucție, prevenire, conectare la un canal existent instrumente de măsurare, comutare eronată etc.).

LA interferență concentrată în spectru Acestea includ interferența de la stații radio străine, generatoare de înaltă frecvență pentru diverse scopuri (medicale, industriale, casnice etc.), interferențe tranzitorii de la canalele adiacente ale sistemelor multicanal. De obicei, acestea sunt oscilații armonice sau modulate cu o lățime a spectrului mai mică sau comparabilă cu lățimea spectrului semnalului util.

De natura impactului asupra semnalului diferențiați aditivŞi multiplicativ interferență.

Aditiv este interferența, ale cărei valori instantanee se adaugă la valorile instantanee ale semnalului. Efectul de interferență al zgomotului aditiv este determinat prin însumarea semnalului util. Interferența aditivă afectează dispozitivul receptor indiferent de semnal și apare chiar și atunci când nu există semnal la intrarea receptorului.

Multiplicativ se numește interferență, ale cărei valori instantanee sunt înmulțite cu valorile instantanee ale semnalului. Efectul de interferență al interferenței multiplicative se manifestă sub formă de modificări ale parametrilor semnalului util, în principal amplitudinea. Această interferență este direct legată de procesele de transmitere a semnalului în mediul de propagare și poate fi resimțită doar dacă există un semnal în sistemul de comunicații.

În canalele reale de telecomunicații, de obicei nu există una, ci o combinație de interferențe. Dar cele principale pot fi considerate interferențe de fluctuație, care afectează semnalul ca aditiv.

Distorsiuni– acestea sunt modificări ale formei semnalului care sunt cauzate de proprietățile cunoscute ale circuitelor și dispozitivelor prin care trece semnalul. Motivul principal distorsiunea semnalului – procese tranzitorii în liniile de comunicație, circuitele emițătorului și receptorului.

Există două tipuri de distorsiuni:

- distorsiune liniară, care apar în circuite liniare;

- distorsiuni neliniare, care apar în circuite neliniare.

Distorsiunile au un impact negativ asupra calității reproducerii mesajului și nu trebuie să depășească valorile stabilite(normă).

Având în vedere caracteristicile cunoscute ale canalului de comunicație, forma semnalului la ieșire poate fi întotdeauna calculată folosind metoda prezentată în teoria circuitelor liniare și neliniare. Și apoi modificarea formei semnalului poate fi compensată prin circuite de corecție sau pur și simplu luată în considerare în timpul procesării ulterioare în receptor. Un alt lucru este interferența - este necunoscută în prealabil și, prin urmare, nu poate fi eliminată complet.

Metode de tratare a interferențelor.

Cu toată varietatea de metode de tratare a interferențelor, acestea pot fi reduse la trei domenii principale:

1. Suprimarea interferenței la punctul de origine. Aceasta este o măsură destul de eficientă și utilizată pe scară largă, dar nu este întotdeauna acceptabilă, deoarece există surse de interferență care nu pot fi influențate (descărcări de fulgere, zgomot solar etc.).

2. Reducerea interferențelor de-a lungul căilor de penetrare a acestora în receptor. Interferența afectează de obicei un semnal în mediul său de propagare, astfel încât atât legăturile cu fir, cât și cele radio sunt construite pentru a oferi un anumit nivel de interferență.

3. Slăbirea influenței interferenței asupra mesajului primit în receptor, demodulator, decodor. Această direcție de combatere a interferenței este subiectul de studiu în teoria telecomunicațiilor.

Într-un canal real, semnalul este distorsionat în timpul transmisiei, iar mesajul este reprodus cu o anumită eroare. Cauzele unor astfel de erori sunt deformare contribuit de canalul însuși și interferență, afectând semnalul.

Caracteristicile de frecvență și timp ale canalului sunt determinate de așa-numitele distorsiune liniară. În plus, canalul poate contribui distorsiuni neliniare, cauzată de neliniaritatea uneia sau alteia dintre legăturile sale. Atât distorsiunile liniare, cât și neliniare sunt cauzate de caracteristicile cunoscute ale canalului și, prin urmare, în principiu, pot fi eliminate printr-o corecție adecvată.

Distorsiunea ar trebui să fie clar diferențiată de interferența care este de natură aleatorie. Interferențele sunt necunoscute dinainte și, prin urmare, nu pot fi eliminate complet.

Sub interferență se înțelege orice perturbare a canalului de transmitere a informațiilor care provoacă abateri aleatorii mesaj primit din cele transmise şi îngreunând recepţionarea acestuia.

De unde vine interferența și cum ajung la receptor? Să dăm un exemplu binecunoscut. În cameră se redă o înregistrare pe bandă. Dar ascultătorul percepe nu numai muzica înregistrată ( mesaj util), dar și conversații ale vecinilor, și zgomotul din trafic de pe stradă, și sunete din camera alăturată etc. Toate acestea sunt interferențe. Același lucru este valabil pentru orice canal de telecomunicații. Lumea modernă plin nu numai de sunete, ci și vibratii electromagnetice origine naturală și artificială. Sunt peste tot și peste tot. Unele dintre ele, desigur, pătrund într-un fel sau altul în intrarea receptorului, deși încercăm să prevenim acest lucru.

Interferența este foarte diversă atât ca origine, cât și ca proprietăți fizice. Uneori interferența diferă puternic de semnal, uneori chiar este dificil să se determine unde este semnalul și unde este interferența. Brusc, la telefon se aud două conversații. Este nevoie de timp pentru a distinge unde este semnalul util și unde este conectată accidental „interferența”. În același timp, această „interferență” este un semnal util pentru celălalt abonat.

Interferența poate fi clasificată după următoarele criterii:

– după origine (locul de origine);

– prin proprietăți fizice;

– după natura impactului asupra semnalului.

De origineîn primul rând trebuie remarcat intern interferența, de exemplu, zgomotul intern al echipamentelor incluse în canalul de comunicație, cauzat de mișcarea haotică a purtătorilor de sarcină în dispozitivele de amplificare, rezistențe și alte elemente. Acesta este așa-numitul zgomot termic. Pătratul tensiunii de zgomot termic efectiv pe rezistență R este determinată de binecunoscuta formulă Nyquist:

U 2 w = 4× k× T× R× F,

(9.1)

Unde T– temperatura de rezistenta absoluta R;

F– banda de frecventa;

R=1,37*10 -23 V×s/grad – constanta lui Boltzmann.

După cum rezultă din (9.1), aceste zgomote pot fi eliminate în principiu numai la zero absolut ( T= 0 K).

Printre extern interferența, adică interferența din surse străine situate în afara canalului de comunicare, poate fi numită:

· interferențe atmosferice (descărcări de fulgere, aurore etc.) cauzate de procesele electrice din atmosferă;

· zgomotul industrial apărut în circuitele electrice ale instalaţiilor electrice (autovehicule electrice, motoare electrice, instalaţii medicale, sisteme de aprindere a motoarelor etc.);

· interferențe de la stații și canale străine care decurg din diverse încălcări ale modurilor de funcționare și ale proprietăților canalului acestora;

· interferența cosmică asociată cu procesele electromagnetice care au loc în Soare, stele, galaxii și alte obiecte extraterestre.

De proprietăți fizice se face o distincţie între fluctuaţie şi interferenţă concentrată.

Fluctuant numită interferenţă cauzată de fluctuaţiile anumitor mărimi fizice. Denumirea provine de la conceptul fizic de fluctuații (din latinescul fluctuație - oscilație) - abateri aleatorii ale mărimilor fizice de la valoarea medie.

O astfel de interferență se caracterizează printr-un număr foarte mic de emisii, depășind nivel intermediar de mai mult de 3-4 ori. Dar există întotdeauna valori aberante mari (în principiu, nesfârșite). Spectrul de interferență este foarte larg. Interferența de fluctuație pătrunde într-un sistem de comunicații nu numai din exterior, ci își are originea și în interiorul sistemului însuși în diferitele sale legături.

Cauzele zgomotului de fluctuație internă sunt în principal zgomotul termic din conductori și efectul de împușcare în dispozitivele electronice. Interferența de fluctuație externă include de obicei interferența de origine cosmică, interferența cauzată de influența reciprocă a circuitelor din liniile de comunicație (tranziții liniare și neliniare, flux de trecere și altele). Deși aceste interferențe nu sunt strict de origine fluctuantă, ele au caracteristici similare.

Efectul de interferență al zgomotului de fluctuație depinde de natură mesaj transmis. Într-un telefon, în timpul unui semnal de vorbire, această interferență este auzită ca zgomot audio, motiv pentru care interferența de fluctuație este adesea numită zgomot de fluctuație. Pe un ecran TV, interferența de fluctuație provoacă neclaritatea contururilor și o scădere a contrastului imaginii în timpul transmisiei telegrafice, provoacă recunoașterea eronată a caracterelor; O trăsătură caracteristică a interferenței de fluctuație este că fenomenele care generează aceste interferențe se află în natura fizică a lucrurilor (structura discretă a materiei, natura discretă a câmpului electromagnetic) și nu pot fi eliminate în principiu.

LA concentrat în timp (puls) Interferența include interferența sub formă de impulsuri scurte unice de intensitate și durată variabilă, care urmează unul după altul la intervale de timp aleatorii, destul de mari.

Cauzele zgomotului de impuls sunt: ​​descărcări de fulgere; stații radio care funcționează în modul puls; linii electrice și alte instalații electrice; sistem de aprindere transport și alimentare cu energie; suprasarcinile amplificatorului; contacte slabe în echipamente și surse de alimentare; deficiențe în proiectarea și fabricarea echipamentelor; lucrări operaționale (reconstrucție, prevenire, racordare la canalul existent al instrumentelor de măsură, comutare eronată etc.).

LA concentrate de-a lungul spectrului Interferența include interferența de la stații radio străine, generatoare de înaltă frecvență pentru diverse scopuri (medicale, industriale, casnice etc.), interferențe tranzitorii de la canalele adiacente ale sistemelor multicanal. De obicei, acestea sunt oscilații armonice sau modulate cu o lățime a spectrului mai mică sau comparabilă cu lățimea spectrului semnalului util. În domeniul undelor decametrice, de exemplu, acestea sunt principalele tipuri de interferență.

De natura impactului pe un semnal sunt aditive și multiplicative e interferență.

Aditiv este interferența, ale cărei valori instantanee se adaugă la valorile instantanee ale semnalului. Efectul de interferență al zgomotului aditiv este determinat prin însumarea semnalului util. Interferența aditivă afectează dispozitivul receptor indiferent de semnal și apare chiar și atunci când nu există semnal la intrarea receptorului.

Multiplicativ se numește interferență, ale cărei valori instantanee sunt înmulțite cu valorile instantanee ale semnalului. Efectul de interferență al interferenței multiplicative se manifestă sub formă de modificări ale parametrilor semnalului util, în principal amplitudinea. Interferența multiplicativă este direct legată de procesul de trecere a semnalului în mediul de propagare și, prin urmare, este resimțită numai atunci când un semnal este prezent în sistemul de comunicație. Cel mai simplu exemplu este o linie de difuzare telefonică sau radio cu contacte proaste. Un alt exemplu de interferență multiplicativă este estomparea prin interferență a semnalului atunci când este recepționat unde decametru.

În canalele reale de telecomunicații, de obicei nu există una, ci o combinație de interferențe. Dar totuși, cele principale pot fi considerate zgomot de fluctuație, care afectează semnalul ca aditiv.

Distorsiunea se referă la astfel de modificări ale formei semnalului care sunt cauzate de proprietățile cunoscute ale circuitelor și dispozitivelor prin care trece semnalul. Principalul motiv pentru distorsiunea semnalului este procesele tranzitorii din circuitele de linie de comunicație, emițător și receptor. În acest caz, se disting distorsiunile: liniare, care apar în circuite liniare; neliniare, care apar în circuite neliniare. În general, distorsiunile afectează negativ calitatea reproducerii mesajelor și nu trebuie să depășească valorile (normele) stabilite.

Având în vedere caracteristicile cunoscute ale canalului de comunicație, forma semnalului la ieșire poate fi întotdeauna calculată folosind metoda prezentată în teoria circuitelor liniare și neliniare. Și apoi măsurarea formei semnalului poate fi compensată prin circuite de corecție sau pur și simplu luată în considerare în timpul procesării ulterioare în receptor. Aceasta este deja o chestiune de tehnologie. Un alt lucru este interferența - este necunoscută în prealabil și, prin urmare, nu poate fi eliminată complet.

Combaterea interferențelor este sarcina principală a teoriei și tehnologiei comunicării. Orice teoretic și solutii tehnice Performanța codificatorului și decodorului, emițătorului și receptorului sistemului de comunicații trebuie să fie luate în considerare că există interferențe în linia de comunicație.

Cu toată varietatea de metode de tratare a interferențelor, acestea pot fi reduse la trei domenii:

1. Suprimarea interferenței la punctul de origine. Aceasta este o măsură destul de eficientă și utilizată pe scară largă, dar nu este întotdeauna acceptabilă. Până la urmă, există o sursă de interferență care nu poate fi influențată (descărcări de fulgere, zgomot solar etc.).

2. Reducerea interferențelor de-a lungul căilor de penetrare a acestora în receptor. Trebuie remarcat faptul că interferența afectează de obicei semnalul în mediul de propagare. Prin urmare, atât liniile cu fir, cât și cele radio sunt construite pentru a asigura un anumit nivel de interferență.

3. Slăbirea influenței interferenței asupra mesajului primit în receptor, demodulator, decodor. Acest lucru este posibil prin utilizarea unor metode speciale de conversie a semnalului pe partea de transmisie și prin analiza semnalului primit. Pentru sisteme digitale transmisie, principala modalitate de a atenua impactul interferenței este codarea rezistentă la zgomot.