книги / Справочник по техническим средствам сбора и передачи информации
..pdfПо назначению
По используемому диапазону частот
Использующие
Технические средства систем радиосвязи
Предназначенные для передачи информации
По количеству каналов
Одноканальные |
Многоканальные |
Использующие несущие колебания
|
Использующие модуляцию переносчика |
|
|||
Амплитуд |
Частотную |
Фазовую |
Импульсную |
Кодовую |
|
ную (AM) |
(ЧМ) |
(ФМ) |
|||
|
|
||||
Рис. 19. |
Примерная классификация технических средств |
радиосвязи. |
характеристик радиопомех естественного и искусственного происхождения, воздействующих на приемные антенны.
Среда распространения радиоволн представляет собой околоземное и косми ческое пространство. Околоземное пространство (до высоты 1000 км) называют атмосферой. Атмосфера решающим образом влияет на условия распространения радиоволн.
На рис. 20 схематически изображено строение и некоторые характеристики атмосферы.
Нижний слой атмосферы — тропосфера (10—12 км) — характеризуется постоянством состава и в среднем равномерным уменьшением температуры на 5°,5
с увеличением высоты h на |
один |
километр. Диэлектрическая проницаемость |
|||||||||
Ъ,км |
|
|
|
|
|
|
|
|
тропосферы е' определяет вели |
||
|
” П |
|
7=1600’К |
чину |
коэффициента преломле |
||||||
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ния п: |
|
|
500 |
|
Ночь. \ \ ден ь |
|
|
|
|
n = V 7 , |
(7) |
|||
|
|
|
\ \ |
|
|
|
|
|
|||
400 |
|
|
|
|
Слой F2 |
|
|
|
|||
|
|
|
\ у |
|
который в свою очередь зависит |
||||||
|
|
|
|
|
(Т=1600°К) |
||||||
500 |
|
|
|
|
от трех физических параметров: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
200 |
|
|
|
г |
СлойГ, П-ПОО’Ю . |
давления Р, абсолютной темпе |
|||||
|
|
|
/ |
ратуры Т и влажности воздуха с. |
|||||||
100 |
|
|
|
—СлойЕ(Т=250°К!— |
Величина п = 1,000338 соответ |
||||||
|
|
|
|
|
|
- |
ствует среднему состоянию атмо |
||||
0 |
|
|
|
|
|
|
Т**250°К |
сферы, и ее можно считать рав |
|||
1 10 10г /О3 10* 10510s to7 N ' |
|
|
ной 1, т. е. отождествлять атмо |
||||||||
Рис. |
20. |
Строение и некоторые |
характерис |
сферу с пустотой. Однако в ряде |
|||||||
случаев она оказывает |
сущест |
||||||||||
тики |
атмосферы. |
|
|
|
|
|
|
венное влияние на распростране |
|||
о качестве исходной |
|
|
|
|
|
|
ние радиоволн. Поэтому МККР |
||||
модели атмосферы рекомендует соотношение [15] |
|
||||||||||
|
|
|
|
п (Л) = |
1 + |
289 • 10 -в ехр (—0.136А), |
(8) |
||||
где h — высота над уровнем |
моря, |
км. |
другой |
величиной — индексом |
прелом |
||||||
|
На |
практике удобно пользоваться |
|||||||||
ления |
|
|
|
N = (п — 1) • 10б. |
|
(9) |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
При |
п = |
1,000338 N = 338. |
|
|
|
|
значениями N , которые можьп |
||||
|
В работе [15] приведены мировые карты со |
||||||||||
также определить, если известны параметры атмосферы, по формулам: |
|
||||||||||
для |
частот до |
1 |
Тгц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10, |
для |
оптического |
диапазона |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
JV = |
^ |
( P |
- 0,167), |
|
(П) |
|
где |
Т — абсолютная |
температуря, |
°К ; |
е — давление |
водяных паров, |
мбар; |
|||||
Р — атмосферное давление, |
мбар. |
|
|
|
|
|
|||||
|
При увеличении высоты величины n(h) и N уменьшаются, причем |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
NS — Nx = &N, |
|
|
(12) |
||
где |
Ns— значение |
индекса преломления у поверхности земли; N±— значение |
индекса преломления на высоте одного километра; АN — изменение (градиен:)
индекса преломления —'отрицателен и также |
является |
параметром |
атмосферы |
(в нормальных условиях в среднем ДN *= 40). |
лучей в |
атмосфере, |
называемое |
Преломление радиоволн или оптических |
атмосферной рефракцией, ведет к искривлению траектории их распространения. Радиус кривизны луча, м,
R
(13)
Различают четыре вида рефракции — отрицательную (/), нулевую (2), нормальную (5) и сверхрефракцию (4) (рис. 21).
Важным свойством тропосферы является ее неоднородность — слоистые и глобулярные образования с резко отклоняющимся от среднего значения индек сом преломления. Это свойство обусловливает рассеяние и преломление радио
волн УКВ диапазона, которое приво |
|
||||||
дит |
к |
дальнему |
их |
распростране |
|
||
нию. |
Параметры |
тропосферы подвер |
|
||||
жены |
регулярным |
и случайным изме |
|
||||
нениям, предсказываемым прогнозами |
|
||||||
МККР |
[15]. |
Изменения |
параметров |
|
|||
обусловливают изменения условий рас |
|
||||||
пространения |
радиоволн |
и временные |
|
||||
флуктуации сигнала в пункте приема, |
|
||||||
определяющие |
надежность связи [13]. |
|
|||||
Тропосфера, имеющая |
в своем составе |
|
|||||
водяные пары, |
частицы влаги и пыли, |
Рис. 21. К пояснению явления реф |
|||||
молекулы газов, поглощает часть энер |
|||||||
гии |
распространяющихся |
в ней волн. |
ракции. |
||||
Эффект |
поглощения сказывается при |
|
длине волн короче 5 см. Он связан, в основном, с двумя факторами — осадками (дождем, туманом, снегопадом и т. д.) и молекулярным (резонансным) погло щением в парах воды и кислороде воздуха. Коэффициенты поглощения изме няются в зависимости от метеорологических условий и частоты от сотых долей до нескольких сотен децибел на километр [15].
Верхний слой атмосферы — ионосфера* (60—1000 км) — схематически изо бражена на рис. 20. Слой D (60—80 км) существует только в дневное время (в при сутствии источника ионизации), обусловливая значительное поглощение радио волн низких частот (см. табл. 2). Слой Е (100—120 км) имеет аналогичные со слоем D характеристики. Слой F в дневное время состоит из слоев F * (180— 200 км) и f 2 (250-—450 км), причем слой неустойчив как по электронной концен трации, так и по высоте ее максимума.
Ионосфера обладает преломляющими и отражающими свойствами, зависящи ми от частоты. Наибольшая частота луча, падающего вертикально и отражаемого ионосферой, называется критической и равна, кгц,
/кр = У Ш Г , |
(14) |
где N' — концентрация электронов в единице объема, 1/смъ.
Таким образом, ионосфера прозрачна для частот оптического диапазона. По отношению к радиоволнам ( / < / кр), падающим на ионосферу снизу, ионо
сфера ведет себя аналогично тропосфере в режиме сверхрефракции. Нижние слои постепенно преломляют волны, а верхние — отражают.
Частоты, применяемые для радиосвязи с использованием ионосферного рас
пространения, выбирают в 3—4 раза больше / к |
и называют максимально примб- |
* М одель атмосф еры , описанная выш е, р асп ростран яется |
такж е и на эту область. |
2 2-401 |
|
нимыми частотами (МПЧ). Это объясняется тем, что /кр определяется при самых
неблагоприятных условиях из-за вертикального падения луча. При наклонном падении условия отражения более благоприятны. МПЧ зависят от длины трассы, размещения антенн и для данной трассы определяются по формуле
(15)
где D — расстояние между передатчиком и приемником; h — высота ионосфер ного слоя.
Для различной степени солнечной активности МПЧ составляют 38—21 Мгц (X = 8 -г- 14 м).
Характеристики ионосферы подвержены значительным изменениям, кото рые можно разделить на две основные группы — регулярные (периодические) и нерегулярные. К регулярным изменениям относятся:
суточные |
изменения поглощения, имеющие тенденцию к повышению |
днем |
и понижению ночью; |
летом |
|
сезонные |
изменения поглощения, имеющие тенденцию к повышению |
(как днем, так и ночью) и понижению зимой; географические изменения, которые очень сложны и задаются картами миро
вого распределения МПЧ [15]; |
имеющие тенденцию |
изменения, связанные с циклами солнечной активности, |
|
к возрастанию поглощения с увеличением числа пятен на Солнце [15]. |
|
К нерегулярным изменениям относятся: |
течение нескольких |
внезапные ионосферные возмущения, наблюдаемые в |
часов (обычно днем) и приводящие к частичной или полной потере связи на корот ких волнах. На средних и высоких широтах в любое время года наблюдаются ионосферные бури продолжительностью несколько дней, реже — несколько недель (как днем, так и ночью), ведущие к полной потере связи на коротких волнах; неоднородности и случайные изменения характеристик (в основном, летом) спорадического слоя Е, приводящие к повышенному поглощению и неожиданно дальнему распространению радиоволн с частотой до 50 Мгц. Первое явление при водит к неустойчивости связи, второе— к взаимным помехам в пунктах дальнего
приема. Наиболее часто эти явления наблюдаются в полярных широтах; другие изменения, связанные с флуктуациями солнечного излучения, имею
щими период порядка получаса, обусловливающие флуктуации сигналов, много лучевое распространение и другие изменения.
Анализ влияния изменений в ионосфере на распространение радиоволн показывает, что обеспечение круглосуточной непрерывной связи на частотах, использующих ионосферное распространение, невозможно. Использование ионо сферных прогнозов, набора рабочих частот (не менее трех) и расчетов потерь на трассах позволяют составлять оптимальные расписания для сеансов связи.
Космическое пространство начинается примерно с высоты 1000 км над зем лей и не имеет четкой границы с ионосферой. Особенность космического про странства состоит в том, что межзвездный газ имеет весьма низкую плотность (1 атом на 1 см3против 2,7 • 1010 молекул на 1 см3 атмосферы) и состоит, в основ ном, из молекулярного и атомарного водорода.
Околоземное космическое пространство содержит радиационный пояс, пред ставляющий собой гигантскую магнитную ловушку, которая захватывает выбра сываемые Солнцем электроны и протоны, и они совершают внутри пояса колеба тельные и вращательные движения вдоль и вокруг магнитных силовых линий. Во внутренней части преобладают электроны с энергией десятки и сотни электронвольт, а во внешней —протоны с энергией в сотни тысяч электронвольт.
Во |
время солнечных |
возмущений потоки частиц («солнечный ветер») приво |
дят |
к увеличению |
поглощения и искажению траекторий распространения |
радиоволн. |
|
В системах космической радиосвязи оптимальными являются волны 3— 10 см. Более короткие волны поглощаются осадками и туманом, а более длинные требуют громоздких антенных сооружений.
Поверхность земли также оказывает существенное влияние на распростра нение радиоволн (особенно земных) своими электрическими свойствами, рельефом, застройкой, насаждениями. Как вода, так и суша относятся к категории полу проводников и характеризуются относительной диэлектрической проницае мостью е' и удельной проводимостью о. Если е' > 60Ал, то полупроводник по своим свойствам приближается к диэлектрику; при е' < 60Ха полупроводник ведет себя как проводник.
Значения е' и а изменяются в относительно небольших пределах (табл.З). Морская вода является проводником для частот ниже 10 Мгц и диэлектриком дтя частот выше 10^ Мгц. Глубина, на которой радиоволны затухают в е раз
по сравнению с их интенсивностью на поверхности ВОДЫ, м,
|
|
Ь = |
250 у /, |
|
(16) |
|
где f — частота, |
гц. |
|
|
|||
|
По формуле |
(16) можно ориенти |
||||
ровочно |
выбрать |
|
частоты |
для |
связи |
|
с |
подводными объектами. |
Характер |
||||
но, |
что |
мощность |
10 кет на |
частоте |
16 кгц на глубине 23 м ослабляется до
1 мквт.
Скорость распространения радио волн в воде, м/сек,
И зменение |
п ар ам етр о в е ' н з в |
зави си м ости |
Л1VHA9 VTPna «АМипД ПАПАПУиАГТи |
||
|
П ределы и зм енен ия |
|
Вид |
п ар ам етр о в |
|
зем н ой |
|
|
п оверхн ости |
в, мо/м |
|
|
|
|
Вода: |
|
|
м о р ская |
80 |
1 - 4 ,3 |
п р есн ая |
80 |
10— * — 2,4 х |
П очва: |
|
х 10—* |
|
|
|
в л аж н ая |
1 0 - 3 0 |
|
v. = 2xfb = 500л/3/2, |
(17) |
су х ая |
3 - 6 |
|
||
|
|
|
|
|||
где f — частота, |
гц. |
|
|
Л еса |
|
|
передача ин |
Горы |
— |
7.5 -10 — •• |
|||
В настоящее |
время |
|
|
|
||
формации посредством |
радиоволн с |
С реднее |
значение. |
|
||
длиной волн порядка 30 |
000 м осущест |
|
||||
|
|
|
вляется на глубину около 28 м.
Влияние магнитного поля Земли, имеющего напряженность у ее поверхности порядка 40 а/м (небольшими периодическими и случайными флуктуациями обычно пренебрегают), в атмосфере (до высоты 60 км) на распространение радиоволн ничтожно мало. В ионосфере оно приводит к расщеплению луча и завихрению движущихся электронов. Сверхдлинные волны способны распространяться вдоль силовой линии Земли на расстояния, определяемые ее траекторией.
Влияние поверхности земли и среды на распространение радиоволн различ ных диапазонов приведено в табл. 2.
Радиопомехи возникают в связи с резкими изменениями тока в результате электрических разрядов (молния, короткое замыкание), разрыва токоведущих цепей в разного рода контактных устройствах, колебания нагрузки в электри ческих цепях (например, в асинхронных электромоторах), а также с неправиль ным использованием радиотехнической аппаратуры.
Изменения тока, в свою очередь, вызывают в окружающем пространстве электромагнитные возмущения, интенсивность которых определяется множеством факторов: величиной, скоростью и частотой изменения тока, конфигурацией токоведущнх цепей, экранирующим действием металлических конструкций и т. д. Каждый из факторов является следствием других причин. Таким образом, создается причинно-следственная цепь множества явных и скрытых звеньев, изме няющих свое состояние во времени и в пространстве случайным образом и обуслов* ливающих вероятностную природу радиопомех.
Простейший источник радиопомех — однополюсный разъединитель. Источ ники, содержащие множество помехообразующих элементов, называют комплекс ными (например, автомобиль, завод, город).
Помеху на входе приемного устройства удобно представить случайной импуль сной последовательностью. Это вполне согласуется с дискретной природой электри чества. Тогда характер помехи на выходе канала будет зависеть от соотношения частоты повторения импульсов / , эффективной ширины полосы пропускания
канала Пэ, формы резонансной кривой и определяться так называемым парамет
ром импульсности, который с достаточной для практики точностью можно опре делить по формуле
|
(18) |
При |
1 процесс на выходе канала импульсный, т. е. длительность вход |
ного импульса значительно меньше длительности реакции резонансной системы на одиночное воздействие, а длительности интервалов между смежными импульса
ми настолько велики, что импульсы взаимно не перекрываются: при 1 < |
104 |
процесс квазиимпульсный, т. е. между смежными импульсами имеется взаимное перекрытие; при 104 процесс флуктуационный, т. е. взаимное перекрытие смежных импульсов настолько велико, что они образуют непрерывный процесс, приближающийся к белому шуму по мере увеличения у .
Радиопомехи распространяются аналогично полезным высокочастотным сигналам прямой и земной волнами, вдоль физических цепей, а также по волно водным каналам (как естественным, так и искусственным). Волны радиопомех обычно не имеют определенной и устойчивой поляризации.
ВTa6J. 4 приведены некоторые свойства радиопомех в соответствии с их классификацией.
Внастоящее время создана довольно четкая система прогнозирования и ме тодика расчета атмосферных радиопомех. Периодически в документах МККР
[14]публикуются Мировые карты атмосферных помех, графики и номограммы, позволяющие рассчитать характеристики для соответствующего сезона года, времени суток и частоты в любом географическом пункте.
Изучение атмосферных радиопомех имело две основные стадии. На первой стадии измеряли среднюю мощность помехи, выражаемую через рабочий коэф фициент шума антенны [14, 15],
(19)
где р0 — входная мощность высокочастотного сигнала на зажимах эквивалентной антенны без потерь; кТ0П — отсчетная мощность шумов — мощность шумов при абсолютной температуре Т0 в полосе частот Я (к — постоянная Больцмана); Pd0— общая мощность сигнала, подаваемая в нагрузку линейной части прием
ного устройства при'настройке высокочастотного сигнала на максимум амплитуд но-частотной характеристики; п&— шумы на нагрузке.
Если заменить отношение PdQ/po максимальным рабочим усилением g0v то*
* |
П“ |
(20) |
ГоР ~ 8окТ0П ' |
|
Однако оценка атмосферных радиопомех посредством рабочего коэффициента шума пригодна лишь для определения качества сообщений, передаваемых с помо щью аналоговых способов модуляции, когда защита от помех осуществляется путем превышения уровня принимаемого сигнала над уровнем помех в пункте приема.
Свойства ради оп ом ех
|
|
Вид радиоп ом ех |
|
|
|
||
По |
х ар ак тер у |
м и кр о стр у кту р ы |
на |
выходе |
|||
канала: |
|
|
|
|
|
|
|
|
им пульсны е |
|
|
|
|
|
|
|
квазнн м п ульсн ы е |
|
|
|
|
||
|
ф луктуационны е |
|
|
|
|
||
П о х ар ак тер у |
м еш аю щ его |
во зд ей ств и я |
на |
||||
сигнал: |
|
|
|
|
|
|
|
|
аддитивны е |
|
|
|
|
|
|
|
м ульти пли кати вн ы е • |
|
|
|
|||
|
ком бинированны е |
|
|
|
|
||
По |
характеру |
эн ер гети ч еск о го |
сп ектр а: |
|
|||
|
сосредоточен ны е |
|
|
|
|
||
|
узкополосны е |
|
|
|
|
||
|
ш и рокополосны е |
|
|
|
|
||
В зависим ости |
о т м еста |
возн и кн о вен и я |
по |
||||
отнош ению к |
прием ном у устр о й ству : |
|
|
||||
|
внеш ние и вн утрен н и е |
|
|
|
|||
П о п роисхож дени ю |
— естеств ен н ы е |
пом ехи: |
|||||
|
р азр я д ы молнии |
|
|
|
|
||
|
стекан и е эл ек тр о стати чески х |
за р я д о в |
|||||
|
частиц |
вл аги |
и пы ли |
|
|
|
|
|
косм ические (галактические) шумы |
|
|||||
|
ионосф ерны е |
возм ущ ени я |
|
|
|||
И скусствен ны е помехи: |
|
|
|
|
|||
|
промы ш ленны е (и ндустри альны е) п о |
||||||
|
мехи |
|
|
|
|
|
|
|
взаимные пом ехи |
|
|
|
|
||
|
шумы элем ентов прием ной апп аратуры |
||||||
|
ф луктуаци и |
п арам етров |
а п п ар ату р ы |
Таблица 4
Ф и зи ческая х ар ак тер и сти к а
2/и .
1 - Т Г 3 < 1
1 < 1 < 10*
1 > Ю1
X = yS
X = yS + $
д ( . ) - * ( « ) - {S 2д<о < o)0 2До> > o)0
И м п ульсны й ш ирокополосны й п р о ц есс, адди тивное воздей стви е
Ф луктуац и он н ы й |
ш и р окоп олосн ы й |
п роц есс, |
|
адд и ти вн о е во здействи е |
|
|
|
Т о ж е |
|
|
|
Ф луктуац ион н ы й |
п р о ц есс, |
м у л ьти п л и к ати в |
|
ное во зд ей ств и е |
|
|
|
К вазн н м п ульсн ы й |
ш ирокополосны й |
процесо |
|
С осредоточен ны е, |
ком бин ирован н ы е |
|
|
Ф лу кту ац и о н н ы й |
ш и рокополосны й |
п р о ц есс, |
|
ад д и ти вн о е в о зд ей стви е |
|
|
|
Ф луктуац ион н ы й |
п р о ц есс, |
м у л ь ти п л и к а ти в |
|
ное во зд ей стви е |
|
|
|
П р и м е ч а н и е . / и — частота п о вто р ен и я |
и м пульсов; Пэ — эф ф екти вная п о л о с а п р о |
|
пускания; X — р е зу л ь т а т во зд ей стви я пом ехи на |
сигнал; |
S — сигнал; I — ад д и ти вн ая помеха ; |
у — м у л ьти п л и кати вн ая п о м еха; А (ш) — ам п л и ту д н ы й |
сп ек тр . |
Для этой цели разработаны нормы защитных отношений сигнал/помеха, которые необходимы для достижения требуемой верности информации [15]. Такая защита мало эффективна при передаче информации с помощью дискретных способов моду ляции и кодирования, особенно при воздействии импульсных помех относительно
малой интенсивности, что проиллюстрировано рис. 22 [15]. Сравнение процента ршибок, вызванных огибающими теплового шума (или внешними помехами, приве денными к уровню теплового шума) и атмосферными помехами, показывает, что эффективная защита путем превышения уровня сигнала над уровнем атмосферных помех потребует больших затрат материальных ресурсов, перерасхода электро энергии, резкого увеличения взаимных помех и т. п.
Вторая стадия изучения атмосферных радиопомех связана с проникновением в их тонкую структуру, характеризующуюся распределением вероятности ампли туд импульсов (РВА). РВА содержит значительно большую информацию о радиопомехах, чем их интегральная оценка с помощью коэффициента шума или сред
ней мощности. РВА можно представить как процент времени, |
в течение которого |
||||||||||||
|
|
|
|
|
превышается |
любой |
данный уровень |
||||||
|
|
|
|
|
огибающей |
помех (вероятность превы |
|||||||
|
|
|
|
|
шения |
заданного |
уровня). |
|
|||||
|
|
|
|
|
Существует |
множество |
гипотез |
||||||
|
|
|
|
|
о законе |
распределения |
вероятности |
||||||
|
|
|
|
|
амплитуд атмосферных помех [15]. Для |
||||||||
|
|
|
|
|
примера |
рассмотрим |
способ |
описания |
|||||
|
|
|
|
|
атмосферных |
помех комбинацией рэле- |
|||||||
|
|
|
|
|
евских |
распределений [14]. Для удоб |
|||||||
|
|
|
|
|
ства представления |
данных строят се |
|||||||
|
|
|
|
|
мейство |
идеализированных |
кривых, |
||||||
|
|
|
|
|
одна из |
которых |
может быть выбрана |
||||||
|
|
|
|
|
в качестве РВА с достаточной степенью |
||||||||
|
|
|
|
|
точности. Построение выполняют в си |
||||||||
|
|
|
|
|
стеме координат, для которой рэлеев- |
||||||||
|
|
|
|
|
ское распределение (описывающее оги |
||||||||
|
|
|
|
|
бающую |
тепловых |
шумов) |
представ |
|||||
Рис. |
22. К |
сравнению |
распределения |
ляется |
|
прямой |
линией |
с |
тангенсом |
||||
вероятности |
огибающих |
теплового |
угла |
наклона, |
равным — 0,5. Такой |
||||||||
шума |
(У), |
атмосферных |
помех (2) |
наклон |
имеет |
прямая, изображающая |
|||||||
и ошибок, вызванных ими (3 и 4), |
атмосферные помехи |
малых амплитуд. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
Атмосферные помехи больших ампли |
||||||||
той, |
прямой. Обе эти |
|
|
туд представляются другой, более кру |
|||||||||
прямые соединяют дугой. Построение |
графиков связано |
||||||||||||
с использованием величин, |
соответствующих |
среднеквадратическим, средним |
и среднелогарифмическим значениям распределения, являющихся параметрами, регистрируемыми при измерении помех. На практике отношение среднеквадра тического напряжения к среднему (Ud) достаточно для определения нужной кривой, которая должна отображать распределение, поскольку между средним
и среднелогарифмическим |
напряжениями |
наблюдается |
хорошая |
корреляция. |
|||||
Некоторые из этих кривых |
представлены |
на рис. 23, где приведены |
разности |
||||||
Д между мгновенным |
значением амплитуды при любой |
вероятности |
и |
средне |
|||||
квадратичным значением для некоторых LJd- |
|
|
|
|
|
|
|||
Данные для промежуточных Ud могут быть получены путем интерполяции [ 14]. |
|||||||||
С о б с т в е н н ы е |
ш у м ы п р и е м н о г о |
у с т р о й с т в а . |
Суммар |
||||||
ная мощность шумов, действующая на входе приемного |
устройства, |
складыва |
|||||||
ется из мощности шумов, поступающих из антенно-фидерного тракта, |
и мощности |
||||||||
собственных шумов приемного устройства, приведенных к его входу. |
|
|
|||||||
Мощность собственных шумов принято характеризовать шумовой темпера |
|||||||||
турой согласованного |
с входом приемника сопротивления, |
обеспечивающего |
|||||||
на выходе линейной части идеального нешумящего |
приемника мощность шумов, |
||||||||
равную мощности шумов реального приемника. |
Температура |
шума |
на |
входе |
|||||
согласованного с антенной приемного устройства с учетом всех |
шумовых источ |
||||||||
ников бпределяется следующим очевидным выражением: |
|
|
|
|
|
где ^ант — температура |
антенны, |
обусловленная |
приемом |
радиоизлучения |
|
внешних по |
отношению |
к антенне |
источников; Тт ант — температура шума |
||
собственного |
теплового |
радиоизлучения приемной |
антенны, |
обусловленная |
омическими потерями в ее элементах; т)ф—коэффициент полезного действия (коэф фициент передачи) фидерного тракта; Тш ф — температура шума радиоизлуче
ния фидерного тракта; Тш пр — температура собственного шума приемника, при веденная к его входу.
гтлгтг™ недавнего времени температура шума на входе приемного устройства полностью определялась температурой его собственного шума. С появлением
1 лошумящих усилителен СВЧ, температура собственного шума которых харак
теризуется крайне низким уровнем (рис. 24), нельзя не учитывать радиоизлуче ния среды, окружающей антенну, и теплового радиоизлучения антенно-фидерного тракта.
Радиоизлучение внешних по отношению к антенне источников оценивают
п соответствии с изложенной выше методикой (в диапазоне до 10—20 |
Мгц). На |
|||||||||||
частотах выше 100 |
Мгц при использовании |
приемных |
устройств |
с |
ма |
|||||||
|
|
|
лыми внутренними шумами (рис. 24) |
|||||||||
|
|
|
необходимо также учитывать косми |
|||||||||
|
|
|
ческое |
радиоизлучение, |
радиоиз |
|||||||
|
|
|
лучение атмосферы Земли и земного |
|||||||||
|
|
|
покрова, |
а также |
|
радиоизлучения |
||||||
|
|
|
Солнца и планет [13]. |
определе- |
||||||||
|
|
|
|
Рассмотрим |
методы |
|||||||
|
|
|
ния Тш ант, |
фИ Тщ цр, входящих |
||||||||
|
|
|
в уравнение для |
Тш у. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Расчеты показывают |
[39], |
что |
||||||
|
|
|
значения |
Тш ант |
даже |
для |
|
волн |
||||
|
|
|
Я = |
1 см не превышают 1—2° К, по |
||||||||
|
|
|
этому ими можно пренебречь. Тем |
|||||||||
|
|
|
пературу |
Тш ф |
рассчитываем |
по |
||||||
|
|
|
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
7’ш .ф .= 7’ф (1 — V » |
|
(22) |
|||||
|
|
|
где |
7ф — термодинамическая |
тем - |
|||||||
|
|
|
пература фидера, определяемая тем |
|||||||||
|
|
|
пературой окружающей среды. |
|||||||||
|
|
|
|
В табл. 5 приведены расчетные |
||||||||
|
|
|
значения |
Тш ф (при |
Т |
= |
|
0° к , |
||||
|
|
|
7 ф = 300° К). |
|
|
ЛШ. ВХ — |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 24. Собственные |
шумы |
различных |
|
Коэффициент |
полезного |
|
дей |
|||||
ствия |
фидерного тракта |
|
|
|
||||||||
типов аппаратуры. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Чф = ехР (—2хф/ф), |
|
(23) |
||||||
где /ф — длина фидера, м\ |
|
|
|
|
||||||||
— затухание, приходящееся |
на единицу |
длины |
фидера, которое может быть определено по справочным таблицам или по графикам
(рис. |
25), причем |
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
||
|
*ф = *фR + *фо; |
(24) |
|
|
|
|
||||
|
Расчетн ы е зн ач ен и я тем п ер ату р ы |
ш у м а |
на |
|
||||||
*ФЯ — потери, |
обусловленные |
|
||||||||
вы ходе |
со гл асо в ан н о го |
ф и дера |
|
|
|
|||||
сопротивлением жил фидера; хф0 — |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
дб |
|
|
||||
потери, обусловленные проводимо |
|
|
|
|
|
|
||||
|
ровеньУ потерь |
^ф)—. |
|
ровенУь потерь фЧ-О) . |
т |
|||||
стью |
диэлектрика, |
заполняющего |
|
|
||||||
7‘ф |
|
Тш. Ф ’ |
|
|
||||||
|
|
|
' |
Ш. Ф’ |
||||||
пространство между жилами и оп |
|
|
°К |
|
|
|
° к |
|||
леткой. |
|
|
|
|
|
! ^ |
|
|
|
|
Затухание %ф можно также оп |
0 ,9 9 7 |
0,1 |
7 |
0 ,7 9 4 |
|. о |
|
63 |
|||
ределить по формуле |
|
|
|
|||||||
|
|
0 ,9 4 4 |
0 ,2 5 |
17 |
0,6 3 1 |
2,0 |
|
п о |
||
|
I t |
|
(25) |
0,891 |
0 ,5 |
3 2 |
1 °*5 |
3 ,0 |
|
150 |
|
2 |
|
|
|
|| |
|
|
|
||
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
где Яф— активное сопротивление на единицу длины, ом/м\ аф — проводимость изоляции иа единицу длины, ом/м; рф — волновое сопротивление, ом.
Температуру Тш гр можно определить по графикам рис. 24 или (более точно) с помощью коэффициентов шума.