7.4. Помехоустойчивость реальных приёмников телемеханических сигналов

Помехоустойчивость реальных приемников при их совершенствовании не может превышать идеального приёмника для данного способа передачи, но может быть очень близкой к нему.

Рассмотрим некоторые способы приёма сигналов и дадим оценку их помехоустойчивости.

Приемники можно подразделить на две группы: приемники видеоимпульсов (импульсов постоянного тока) и приемники радиоимпульсов (импульсов с высокочастотным заполне­нием).

Рис. 7.6.Структурные схемы приемников:

а – видеоимпульсов; б – сигналов с амплитудной модуляцией;

в – сигналов с частотной модуляцией

Приемник видеоимпульсов. На рис. 7.6, а представлена структурная схема приемника видеоимпульсов, состоящего из фильтра нижних частот ФНЧ и порогового устройства ПОУ, под которым понимают какое-либо релейное устройство, срабатывающее при достижении сигналом определенного порогового уровня. Этот приемник просто реализовать, и в отношении помехоустойчивости он будет близок к идеальному приёмнику.

В этом приемнике видеоимпульсов оптимальной с точки зрения помехоустойчивости является полоса частот

опт Fфнч = 0,7/, (7.9)

где  – длительность видеоимпульса.

Это объясняется тем, что помехоустойчивость зависит от соотношения напряжений сигнала U₁ и помехи U_п.В свою очередь, величинапомехи пропорциональна корню квадратному изF – полосы пропускания входного фильтра. Для уменьшения помехи следует уменьшить эту полосу пропускания, однако при малой величине полосы будет уменьшаться и напряжение полезного сигнала.

Приемники сигналов с амплитудной модуляцией. Структурная схема такого приемника показана на рис. 7.6, б. Приемник состоит из полосового фильтра ПФ, детектора Д, фильтра нижних частот ФНЧ и порогового устройства ПОУ. Оптимальная полоса высокочастотного входного полосового фильтра с двумя боковыми частотами

опт Fпф = l/ , (7.10)

а оптимальная полоса пропускания фильтра нижних частот

опт Fфнч = 0,7/ , (7.11)

где  – длительность импульса.

В медленно действующих системах телемеханики, когда длительность импульса имеет порядок единиц и десятков миллисекунд, реализация оптимальной полосы входного фильтра вызывает затруднение. Из-за нестабильности несущей частоты зачастую приходится значительно расширять полосу входного фильтра, что приводит к существенному ухудшению помехоустойчивости вследствие того, что нелинейный элемент – детектор – ухудшает отношение сигнал/помеха на входе фильтра нижних частот.

Например, при передаче импульсов длительностью  = 100 мс требуется полоса Fпф = l/ = 10 Гц. Если несущая частота равна 10000 Гц, то при стабильности генератора ±1% изменение несущей частоты будет в пределах 9900 ÷ 10100 Гц. Если полосовой фильтр будет пропускать частоты 10000 ÷ 10010 Гц, то при уходе частоты генератора за пределы полосы пропускания фильтра сигнал вообще не будет принят.

Приемники сигналов с частотной модуляцией. Структурная схема такого приемника приведена на рис. 7.6, в. К выходу частотного дискриминатора ДК подключен фильтр, за которым включено пороговое устройство, фиксирующее команду.

Полоса пропускания входного усилителя определяется практически нестабильностью несущей и технической реализуемостью фильтра. Наличие ограничителя ОГ перед дискриминатором и узкополосного фильтра после дискриминатора позволяет передавать сигналы при отношении сигнал/помеха меньше единицы в полосе входного фильтра.

Помехоустойчивость является одной из важнейших характеристик систем телемеханики. Её показателями служат требования к достоверности передачи различных типов информации телемеханических систем, представленные в табл. 7.1.

Таблица 7.1