Типы помех и их источников
Помеха – это воздействие нежелательной энергии, которое может быть вызвано индукциями, излучениями или радиациями.
Помехоустойчивость – это способность объекта выполнять свои функции с необходимым качеством при воздействии помех.
Все помехи делятся на два основных типа:
- Мультипликативные, когда на вход приемник сигнала воздействует произведение помехи и сигнала.
- Аддитивные, кода на вход приемника сигнала воздействует сумма помехи и сигнала.
Аддитивные помехи делятся на импульсные, гармонические и флуктуационные. Все источники помех делятся на внутренние шумы и внешние воздействия. К внутренним шумам относятся тепловые шумы, которые возникают в результате беспорядочного перемещения свободных электронов в резисторах и проводах, а также шумы, которые обусловлены дробовым эффектом в полупроводниковых приборах и электронных лампах. Внутренние шумы существуют всегда и неустранимы, поэтому их пытаются максимально ограничить.
Статья: Расчет помехоустойчивости
Самое большое влияние на связь оказывают внешние помехи, основными их которых являются искусственные (промышленные). Данный вид помех создается разнообразными устройствами, например, электрической сваркой, электродвигателями и т.п. Основная их причина возникновения - искрообразование, которое связано с резким прерыванием электрического тока в цепях в процессе коммутации. Атмосферные помехи обусловлены перемещение электрических зарядов в атмосфере.
Расчет основных параметров флуктуационных помех
Флуктуационные помеха представляют собой результат наложения большого количества импульсных помех, из-за чего кривая напряжения помех является случайной и непрерывной во времени величиной, поэтому описываются они вероятностными характеристиками. Данный вид помех характеризуется гауссовым распределением мгновенных значений амплитуд напряжения помехи.
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где: w - плотность вероятности помех в случае нормального распределения; Uпск - среднеквадратичное напряжение помехи.
К основным параметрам флуктуационной помехи относятся:
- Удельная напряжение помехи - эффективное напряжение помехи на единицу частотной полосы фильтра приемника сигнала.
- Удельная мощность помехи, которая представляет собой удельное напряжение, возведенное в квадрат.
- Отношение сигнал / помеха.
- Отношение удельной энергии сигнала к мощности помехи.
Удельное напряжение флуктуационной помехи рассчитывается по формуле:
$Jo = Uпск / F$
где F - диапазон частот канала связи.
Формула отношения сигнал / помеха выглядит следующим образом:
$а = Um / (√2 * Uпск)$
где Um - амплитуда сигнала
Для расчета отношения энергия сигнала /удельная мощность помехи используется формула:
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расчет помехоустойчивости системы при амплитудно-манипулированном сигнале и при импульсной помехе
Амплитудно-манипулированный сигнал является случайной последовательностью единичных и нулевых посылок. Их регистрация осуществляется посредством сравнения с пороговым уровнем. Импульсные помехи являются одними из самых опасных. Они следуют друг за другом относительно редко - через такие временные промежутки, при которых нестационарные процессы в приемнике успеют закончиться. Вероятность сбоя единицы при импульсной помехи рассчитывается следующим образом:
$Р (0/1) = Р(С ∠ А0)$
где: А0 - пороговый уровень сигнала; С - амплитуда сигнала на входе приемника.
Вероятность сбоя нуля при импульсных помехах может быть рассчитана по формуле:
$Р (1/0) - Р(В>А0)$
где В - амплитуда квазигармонической помехи.
Для определения вероятности ошибки учитываются априорные вероятности передачи нуля и единицы, а также вероятность возникновения импульсной помехи. Предположим, что данные значения равны, тогда:
$Рош = 0,5Римп[P(0/1)+P(1/0)]$
В данном случае отношение сигнал / шум можно рассчитать по формуле:
$h = A/B$
где А - амплитуда сигнала на выходе передатчика
Чтобы рассчитать относительный пороговый уровень используется формула:
$а = А0/А$
Отсюда, вероятность ошибки нуля можно записать в виде системы:
$1,h ⩽ 1/a$
$0,h > 1/a$
Тогда вероятность сбоя единицы:
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Границы для опасных значений отношения сигнал / шум выглядят следующим образом:
$1 / (1+а) ∠ h ∠ 1 / (1-a)$
Таким образом, при заданных условиях вероятность ошибки при приеме сигнала можно выразить:
Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где р - вероятность возникновения импульсной помехи.
На основе общих положений теории вероятности, можно предположить, что распределение числа импульсных помех в единицу времени можно описать законом распределения, который близок к закону Пуассона:
Рисунок 5. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где n - среднее число импульсов за единицу времени.
Затем в последнюю формулу подставляют численные значения и строят график зависимости вероятности ошибки от отношения сигнал / шум. Пример такого графика для импульсной помехи изображен на рисунке ниже.
Рисунок 6. График. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
