2.8.1.Вплив завад на характеристики системи електрозв'язку.

а)Однією з важливих характеристик приймача є його поріг чутливості – мінімальний потік випромінювання, який створює сигнал, чисельно рівний рівню завади

Якщо то

В оптиці та при прийомі довгохвилевого електромагнітного поля користуються параметром «р_N» – середня потужність сигналу в смузі 1Гц.

Якщо відома опроміненість «Е» площини «q_п» то

– пороговий потік випромінювання еквівалентний потужності завад.

Тоді

Часто замість р_N (середня потужність. що припадає на 1Гц) використовують нормовану величину Д*, яка визначається виразом

Д* = або Ф_{порогове} =

Величина Д* має кілька , однакових по змісту назв:

– виявна здатність приймача,

– нормована порогова чутливість,

• детектуюча властивість.

Розмірність даної величини:

;

Запис Д*(500º, 900, 1), що описує приймач випромінювання означає, найбільша чутливість приймача співпадає з максимумом випромінювання АЧТ (абсолютно чорного тіла), температура якого 500ºК, частота модуляції потоку 900Гц, площа активної поверхні приймача q_п(Д*) = 1 см². Частоти модуляції бувають 90, 500, 900Гц. Цей параметр (Д*) використовують для порівняння приймачів між собою з метою вибрати .

2.8.2.Коефіцієнт шуму в каналі зв'язку

Коефіцієнт шуму є параметром, який характеризує погіршення співвідношення сигнал/шум в приймальному тракті в порівнянні з його значенням в вхідній частині каналу.

В ідеальному каналі зв'язку

В реальному випадку

F > 1 – коефіцієнт шуму, був введений Фріісом. Зрозуміло що тут

Якщо відсутні втрати сигналу, то

(р_ш)_вх – це потужність шуму, який виникає в полі джерела повідомлення і являється, основному, потужністю теплового шуму. (Описується )

Якщо ж існують втрати потужності сигналу в лінії зв'язку, то вводять

– коефіцієнт передачі сигналу

В даному випадку

З допомогою даного коефіцієнта можна оцінювати також власні шуми каскадів підсилення. Він задає кількісне зростання шуму після підсилення в порівнянні з його значенням на вході підсилювача.

Для лінійних каскадів:

р_{ш вих} = р_{ш вх} · К_р + р_{ш власний},

де р_{ш власний} – потужність власного шуму каскаду підсилення.

Тоді

F = =1 +

Крім “F” для оцінки шумових властивостей ВЧ підсилювачів вводять поняття міра шуму.

2.8.3.Міра шуму

Величину шуму вимірюють у відносних одиницях? логарифмічних децибелах дБ = 10 lgF

При великих К_р>>1, М та F несуть майже однакову інформацію.

2.9. Первинні сигнали електрозв'язку

Канали зв'язку (електрозв'язку) в основному використовуються для передачі розмовних, мовлення, телевізійних, факсимільних, телеграфних даних. Всі вони називаються первинними сигналами електрозв'язку.

Розмовний, телефонний сигнал. Розмова є нестаціонарним випадковим процесом. Первинні розмовні сигнали, що формуються електроакустичними перетворювачами – мікрофонами, представляють собою реалізацію даного процесу. Статистичні характеристики розмовного сигналу отримують усередненням результатів вимірів як за множиною, так і за часом. При цьому користуються рекомендаціями МККТТ. Абсолютний динамічний рівень розмовного сигналу L_p вимірюється спеціальним квадратичним вольтметром (волюмметром) із часом усереднення 200мс. За нульовий рівень прийнято р_о = 1мВт, U_o = 0,775В на опорі навантаження 600 Ом. Густина ймовірності волюмів наближається до гауссової (нормальної) кривої.

Спектральна густина потужності розмовного сигналу має максимум на частотах 300 – 500 Гц і сягає (ширина спектральної смуги) від 50 – 100 до 8000 – 10000 Гц. Але експериментально встановлено, що якість розмови досить задовільна, якщо обмежити спектр частотами 300 – 3400 Гц.

Якість сприймання розмовного сигналу визначається різницею рівнів сигналу і завад (шумів), що надходять до входу телефону. При телефонному зв'язку однакові за рівнем завади різних частот впливають по-різному на якість сигналу, що передається внаслідок частотної залежності чутливості вуха. Щоб врахувати цю залежність, завади при вимірюваннях пропускають через спеціальний "зважуючий" фільтр. У смузі частот 0,3 – 3,4 кГц середній рівень фільтрованих завад на 2,5 дБ (в 1,78 разів) менше, ніж для завад із рівномірним спектром. Захищеність розмовного сигналу від шуму для хорошого сприйняття повинна бути не менше, ніж 21 дБ.

Сигнал звукового мовлення. Джерелом звуку, програм мовлення є музичні інструменти та голос людини. Це також реалізація нестаціонарного випадкового процесу. Для якісного сприймання сигналу мовлення смуга частот і відношення сигнал/шум повинні бути більшими, ніж для розмовних сигналів. Характеристики псофометричного фільтра тут дещо інші, коефіцієнт шуму понижується на 6 дБ. Спектральна смуга 300-15000 Гц.

Телевізійний сигнал. У телебаченні первинний сигнал формується методом розгортки. За прийнятим в Україні (та і в інших країнах Європи) стандартом число рядків розгортки z = 625 в одному кадрі. Передавання рухомих зображень зводиться до послідовного передавання кадрів. За секунду передається 25 кадрів. Щоб уникнути блимання на екрані приймальної трубки (кінескопа), стандартом передбачене черезрядкова розгортка у вигляді двох полів. Перше поле – передавання непарних рядків, друге – парних. Число рядків, які передаються за секунду, n_z = 15625, час передавання одного рядка – 64 мксек.

Для синхронізації променів передавальної та приймальної трубок необхідне передавання допоміжних імпульсів керування (синхронізації та погашення зворотного ходу). Електричний сигнал, який складається з сигналу зображення і різних імпульсів керування, називається повним телевізійним сигналом. Він містить у собі випадкові інформаційні сигнали яскравості і кольору (квазістаціонарний випадковий процес) і детерміновані допоміжні імпульси керування.

Завади виникають на екрані кінескопа. Це – світлі та темні штрихи та крапки. При значних завадах зображення видно ніби через проволоку світлих та темних цяток. Спостерігаються зриви синхронізації.

Згідно з рекомендаціями МККТТ, при вимірах потужності завади у смузі частот телевізійного сигналу необхідно враховувати частотну чутливість ока. Для цього використовують спеціальний "зважуючий" фільтр. На виході такого фільтра рівень завади на 8 дБ менший, ніж на його вході. Виміри порівнюються з завадами, що містять рівномірний спектр. Захищеність телевізійного сигналу від зваженої завади повинна бути не меншою за 57 дБ.

Факсимільний сигнал. Факсимільним зв'язком названо передавання нерухомих зображень (малюнків, креслень, газетних шпальт тощо) каналом зв'язку. Первинні факсимільні сигнали отримують як результат електрооптичного аналізу, тобто здійснюють перетворення світлового потоку, що відбивається елементарними площадками зображення в електричні сигнали. Як і в телебаченні, тут сигнал також формується методом розгортки. Розгортка, як правило, здійснюється електромеханічним способом.

Передавальний факсимільний апарат має барабан, на який накладається оригінал зображення. На поверхню зображення направляють яскравий вузький промінь світла, який переміщається вдовж осі барабана. Обертання барабана і переміщення освітленої точки забезпечують розгортку. Відбитий від зображення змінний світловий потік сприймається фотоелементом. У колі фотоелемента з’являється струм, миттєві значення якого залежать від відбивної здатності елементів зображення.

Характеристики струму залежать від розмірів барабана, швидкості його обертання, швидкості переміщення світлової точки, характеру зображення. Під час передавання реальних зображень, первинний сигнал має складну форму і його можна віднести до стаціонарного випадкового процесу. За характером зображення первинні факсимільні сигнали діляться на штрихові, що містять дві градації яскравості, та півтонові з багатьма градаціями яскравості.

Одним із важливих видів факсимільного зв'язку є передавання газетних шпальт у різні міста для їх децентралізованого друкування. Для цього використовуються спеціальні швидкісні факсимільні апарати, що мають діаметр світлової точки 0,04 – 0.08мм. Наприклад, "Газета-2" забезпечує передавання газетної шпальти за 2,5 – 3,5 хв.

Телеграфний сигнал і сигнал передачі даних.

Первинні телеграфні сигнали і сигнали даних є випадковою послідовністю прямокутних імпульсів (однополярних чи двополярних) детермінованої амплітуди і тривалістю Т_і. Швидкість модуляції, ймовірність появи додатних (1) і від'ємних (0) імпульсів, статистичний зв'язок між ними визначаються джерелом інформації. Як правило, ймовірність Р(1) = Р(0) = 0,5, тобто імпульси рівноймовірні. Ця вимога відповідає максимальному потоку інформації.

Ефективну смугу частот послідовності телеграфних імпульсів можна знайти з співвідношення

F_i  = В

Швидкість модуляції «В» у сучасних системах телеграфії і передавання даних досягає десятків тисяч "бод".

Для порівняння основні характеристики первинних сигналів подано в табл. Відношення сигнал/завада ρ_с-з, що наведено в таблиці, відповідає доброякісному відновленню цих сигналів на приймальному кінці каналу.

Вид сигналу	fmin, кГц	fmax, кГц	Ds, дБ	, дБ	ρс-ш, дБ
Телефонний	0,3	3,4	40	14	21
Мовлення: першого класу вищого класу	0,05 0,03	10 15	65 65	18 18	48 56
Факсимільний при швидкості 120 рядків/сек.: півтоновий штриховий аппаратура "Газета-2"	0 0 0	1,405 1,405 180	24 – –	4,5 – –	35 35 35
Передача даних	0	В/1000	–	–	20
Телевізійний	0,05	6000	40	4,8	57

4