Виды помех - раздел Информатика, ЭТАПЫ ОБРАЩЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Помехи Радиоприему Имеют Весьма Разнообразный И Сложный Характер, Что Создает...
Помехи радиоприему имеют весьма разнообразный и сложный характер, что создает определенные трудности при их классификации. Классификацию помех можно проводить по различным признакам, в частности, можно различать помехи по законам распределения, виду корреляции, характеру стационарности, механизму возникновения.
По законам распределения разделяют помехи на гауссовские и негауссовские. Такое разделение удобно вследствие того, что значительная часть наиболее характерных помех имеет гауссовское (нормальное) распределение, а многие другие помехи могут быть сведены к гауссовским. Негауссовские помехи можно разбить на несколько групп в соответствии с характером распределения (Рэлея, Лапласа, Вейбулла и др.).
Хотя для реальной помехи энергетический спектр существенно зависит от частоты, в случае использования узкополосных сигналов спектр помехи можно считать равномерным в пределах рабочей полосы, согласованной со спектром сигнала. Помехи с равномерным спектром, имеющие характер «белого шума», в условиях практической реализации всегда ограничены по полосе.
По характеру стационарности различают помехи стационарные и нестационарные. Как уже отмечалось в гл. 1, случайный процесс называют стационарным, если его функции распределения любого порядка не зависят от положения начала отсчета времени. Случайный процесс является нестационарным, если его вероятностные характеристики зависят от выбранного начала отсчета времени.
При рассмотрении вопросов обнаружения сигнала в помехах часто предполагают, что помехи имеют характер стационарного случайного процесса с нормальным распределением. Такие помехи называют флуктуационными. Однако некоторые виды помех, например импульсные, имеют характер нестационарного процесса.
По механизму возникновения помехи разделяют на естественные, индустриальные, системные и искусственные. Помехи могут быть активными и пассивными. Активные помехи всех этих видов могут создавать мешающее действие для самых различных радиотехнических систем радиосвязи, радионавигации и радиолокации. Для радиолокационных систем весьма важное значение, наряду с активными помехами, имеют также помехи пассивные, из которых наиболее сильно выражены помехи, возникающие за счет отражения сигналов, излучаемых передатчиком радиолокационной станции от земной или морской поверхности.
Естественные активные помехи разделяют на внутриприемные, космические и атмосферные. Внутриприемными помехами называют шумы, возникающие в радиоприемном тракте. Эти шумы обусловлены главным образом тепловыми шумами во входных пассивных цепях приемника и флуктуационными процессами в полупроводниковых (ламповых) устройствах первых каскадов. Космические помехи создаются произвольно изменяющимися во времени излучениями Метагалактики. На этот общий фон накладываются радиоизлучения мощных дискретных источников — планет и звезд. Атмосферные помехи обусловлены грозовыми разрядами между разноименно заряженными массами воздуха, паров воды и земли. На поле атмосферных помех влияют как ближние местные грозы, так и дальние электрические разряды в атмосфере, обязанные своим происхождением мировым очагам интенсивной грозовой деятельности.
Индустриальными помехами называются помехи, которые создаются электрическими и электронными устройствами. Индустриальные помехи обычно имеют импульсный характер. Импульсные помехи представляют собой отдельные импульсы или последовательности импульсов, имеющих произвольную форму, амплитуду и значение интервалов между импульсами, причем обычно дли-тельность интервалов значительно превышает длительность самих импульсов.
Системные помехи, создаваемые радиотехническими средствами, в первую очередь радиостанциями, называют также сосредоточенными помехами, так как их энергия заключена в узком частотном интервале. Сигналы на входе приемника, образованные системными помехами, обусловлены работой как ближних, так и дальних радиостанций. При этом в ряде случаев определяющее значение могут иметь сигналы дальних радиостанций, число которых весьма велико.
Активные системные помехи могут возникать не только при близких несущих частотах передающих устройств радиосредств, но и вследствие внеполосного и побочного излучений радиопередатчиков. При определенных условиях мешающее действие оказывают также пассивные системные помехи, обусловленные переотражением сигналов других радиосредств от земной или морской поверхности. Устранение или по крайней мере существенное ослабление системных («взаимных») помех требует решения сложной задачи электромагнитной совместимости (ЭМС). Проблемы ЭМС рассмотрены в ряде работ, например в [18].
Искусственные помехи, которые могут быть как активными, так и пассивными, широко использовались для создания мешающего действия радиосредствам в ходе второй мировой войны, войн в Корее и на Ближнем Востоке. Массированное использование помех в процессе военных действий является одной из форм «радиоэлектронной войны». Активные искусственные помехи могут быть шумовыми или синусоидальными с использованием различных видов модуляции. Искусственные пассивные помехи создают помеховый фон, затрудняющий выделение полезного сигнала, а также имитируют ложные цели.
Все темы данного раздела:
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Совокупность средств информационной техники и людей, объединенных для достижения определенных целей или для управления, об
КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ
Передача информации инициируется либо самим источником информации, либо осуществляется по запросу. Она диктуется желанием устранить неопределенность относительно последовательности состояний, реали
Передача информации от дискретного источника.
Выясним, насколько будет изменяться неопределенность относительно состояния источника сообщения при получении адресатом элемента сообщения с выхода канала связи. Алфавиты передаваемых и принимаемых
Передача информации от непрерывного источника.
Количество информации, получаемой от непрерывного источника по каналу с помехами, определяется так же, как в случае, рассмотренном выше, но с использованием понятия дифференциальной энтропии.
Свертки
В одном измерении интеграл свертки двух функций f(х)и g(х) определяется как:
Свойства фурье-преобразований
Если не использовать комплексную экспоненту, то выражение (2.12)
можно переписать следующим образом:
Умножение и свертка
Добавим теперь два важных соотношения, представляющих теорему умножения:
(2.29)
&
Пространство и время
Кроме связи между пространственными распределениями f(r) и амплитудами дифракции F(u), фурье-преобразование также связывает изменение функции во вр
Точечный источник или точечная апертура
Распределение амплитуды при рассеянии от очень малого источника или при прохождении через очень малую апертуру (или щель) в одном измерении можно описать с помощью функции
Трансляция объекта
Трансляция объекта описывается выражением
(2.37)
здесь и
Функция щели
Функция прохождения для щели шириной a в непрозрачном экране дается выражением:
Другая форма функции щели
Проиллюстрируем использование выражения (2.27). Заметим при этом, что для функции щели, которая была определена в разд. 2.3.4, справедливо выражение:
Прямолинейный край
Для прямолинейного края функция прохождения имеет вид:
Обобщение преобразований Фурье. Преобразования Лапласа
Некоторые колебания не могут быть представлены интегралом (1.21), так как для них не существует или не определена спектральная функция. Это происходит потому, что колебание не удовлетворяет условию
Операция образования величины
часто встречается при расчете радиотехнических процессов и называется сверткой ф
Выражение энергии колебания через его спектральную функцию. Спектральная плотность энергии
Пусть Gs (w) является спектральной функцией колебания напряжения s(t). Тогда удельная энергия колебания (энергия, выделяемая на единичном сопротивлении)
Энергия взаимодействия двух колебаний
Пусть сумма колебаний напряжения s1(t) и s2(t), действует на единичном сопротивлении. Найдем выделяющуюся при этом энергию.
На основании (1.53) и теорем
Соотношение между длительностью колебанияи шириной его спектра. Определения длительности колебания
При рассмотрении спектральной функции любого импульсного колебания можно установить, что чем сосредоточеннее, короче импульс во времени, тем протяженнее его спектральная функция по частоте, т. е. т
Равномерное распределение.
Пусть некоторая случайная величина X может принимать значения, принадлежащие лишь отрезку x2 ³ x ³ x1, причем вероятности попадания в любые внутренние интерва
Гауссово (нормальное) распределение.
В теории случайных сигналов фундаментальное значение имеет гауссова плотность вероятности
(6.9)
Плотность вероятности функции от случайной величины.
Пусть Y — случайная величина, связанная с X однозначной функциональной зависимостью вида у = f(x). Попадание случайной точки х в интервал шириной dx и попадание случайной точки
Функция распределения и плотность вероятности.
Пусть даны случайные величины {Х1 Х2,…,Хn}, образующие n-мерный случайный вектор X. По аналогии, с одномерным случаем функция распределения этого вектора
&
Корреляция.
Предположим, что проведена серия опытов, в результате которых каждый раз наблюдалась двумерная случайная величина {Х1 Х2}. Условимся исход каждого опыта изображать точк
Функциональные преобразования многомерных случайных величин.
Предположим, что составляющие двух случайных векторови
Стационарные случайные процессы
Среди случайных процессов особое место занимают стационарные случайные процессы, имеющие важное значение при рассмотрении большого числа задач. Случайный процесс называется строго
Квазидетерминированные процессы и случайные процессы
Приведенное в настоящей главе описание случайных процессов может быть использовано не только для помех, но и для сигналов в случае, когда параметры сигналов меняются случайным образом на интервале
Предварительные замечания
Высокочастотные колебания, действующие на входе радиоприемного устройства, при достаточно общих предположениях можно представить в виде
Зависимость уровня помех от частоты
Вразличных диапазонах частот активные помехи проявляют себя неодинаково. Внутриприемные шумы возникают в широком диапазоне частот, однако только на достаточно высоких частотах (при
Законы распределения помех
Рассмотрим применительно к выходу линейной части приемного тракта (УПЧ) модели, определяющие плотности вероятности следующих видов аддитивных помех: флуктуациопных, импульсных, квазиимпульсных и
Случайные процессы как математические модели реальных помех
Реальные помехи, воздействующие на вход радиоприемного устройства, проходя через приемный тракт, включающий линейные и нелинейные элементы, подвергаются существенным преобразованиям. Выбор элемен
Марковские процессы
Удобной идеализацией реальных помех радиоприему являются марковские случайные процессы. Предыдущее рассмотрение показало, что помехи радиоприему могут быть флуктуациоиными и импульсными. Флуктуаци
Флуктуационные помехи
Флуктуационные помехи занимают особое место среди различных видов помех радиоприему. Значительная часть помех, такие, как тепловые шумы в пассивных элементах приемных устройств, шумы в приемной ан
Спектральная плотность флуктуационных помех
Наряду с функцией корреляции для описания случайных процессов широко используется также спектральная плотность g{f), которая характеризует распределение мощности (энергии) помехи или сигна
Белый шум
Флуктуационные помехи, для которых в широкой полосе частот спектральная плотность постоянна, по аналогии с белым светом называют белым шумом. При теоретическом рассмотрении вопросов обнару
ТЕПЛОВЫЕ ШУМЫ
Проведем теперь расчет величины спектральной плотности Su шумовой ЭДС на сопротивлении R, вызванной тепловым движением электронов в проводнике, находящемся при температуре Т. Докажем
ДРОБОВОЙ ШУМ
Шум в лампах в основном создается дробовым эффектом, т. е. беспорядочными флуктуациями анодного тока около среднего значения, которое показывает амперметр постоянного тока. Термин «дробовой» связан
ГЕНЕРАЦИОННО-РЕКОМБИНАЦИОННЫЙ ШУМ
В полупроводниках и в приборах на их основе наблюдается еще один вид шума, создаваемый спонтанными флуктуациями скоростей генерации, рекомбинации и улавливания носителей, что приводит к флуктуациям
ПРИНЦИП ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА ИЗ ШУМА
Методы выделения сигнала из шума основываются на том, что сигнал, несущий информацию, и шумы имеют разные статистические и спектральные характеристики.
Спектр сигнала обычно узкополосный и
СПЕКТРАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ
Среди разнообразных систем ортогональных функций, которые могут использоваться в качестве базисных для представления радиотехнических сигналов, особое место занимают гармонические функции. Важность
Ряды Фурье.
Зададим на интервале времени [-T/2, T/2] ортонормированный базис, образованный гармоническими функциями с кратными частотами:
Преобразование Фурье.
Метод рядов Фурье допускает глубокое и плодотворное обобщение, позволяющее получать спектральные характеристики непериодических сигналов. Среди последних наибольший интерес для радиотехники предста
Понятие спектральной плотности сигнала.
Воспользуемся тем, что коэффициенты ряда Фурье образуют комплексно-сопряженные пары:
;
Обратное преобразование Фурье.
Решим обратную задачу спектральной теории сигналов: найдём сигнал по его спектральной плотности, которую будем считать заданной.
Предположим вновь, что непериодический сигнал получается из
Преобразование Лапласа.
Спектральные методы анализа сигналов основаны на том, что исследуемый сигнал представляется в виде суммы неограниченно большого числа элементарных слагаемых, каждое из которых периодически изменяет
Условия существования преобразования Лапласа. Связь между преобразованиями Фурье и Лапласа.
Пусть - некоторый сигнал, определенный при >
Представление отклика линейной цепи в форме интеграла наложения или свертки.
Любой детерминированный сигнал можно представить при помощи единичной ступенчатой или единичной импульсной функции, называемой для краткости единичная ступенька и ед
Дискретное представление сигналов. Теорема Котельникова.
Если в спектре сигнала нет составляющих с частотой выше , то такая частота называется пред
Прохождение сигналов через линейные системы.
Каждое радиотехническое устройство представляет собой систему независимо от своего назначения и уровня сложности, то есть совокупность физических объектов, между которыми существуют определённые вз
Импульсные, переходные и частотные характеристики линейных систем.
Замечательная особенность линейных систем – справедливость принципа суперпозиции – открывает прямой путь к систематическому решению задач о прохождении разнообразных сигналов через
Вход Выход Вход Выход
h(t) H(x)
а) б)
Рисунок 5. Схемы линейных систем: а – линейная колебательная система с сосредоточенными параметрами; б - волновой аналог системы.
Н
ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
Излучающие системы являются преобразующим звеном между электромагнитными волнами, распространяющимися в свободном пространстве, и электромагнитными волнами, распространяющимися в линии передачи. В
Характеристики диаграмм направленности.
Из диаграммы направленности легко определить направление главного максимума, ширину главного лепестка и относительный уровень главных максимумов.
Относительный уровень боковых максимумов е
Графическое изображение диаграммы направленности.
Одним из наиболее распространенных способов изображения диаграммы направленности антенн является вычерчивание так называемых полярных диаграмм направленности.
Представим ряд векторов, исхо
Двойной физический смысл пространственных частот.
Рассмотрим соотношения, представляющие собой интеграл Фурье для двух пар переменных, и
Фильтрующие свойства свободного пространства
Рассмотрим сначала функцию, являющуюся двухмерной частотной характеристикой свободного пространства:
СПЕКТРАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ
1.1 Ряды Фурье
1.2 Преобразование Фурье
1.3 Понятие спектральной плотности сигнала
1.4 Обратное преобразование Фурье
1.5 Преобразование Лапласа
1.6 Усло
ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
2.1 Характеристики диаграмм направленности
2.2 Графическое изображение диаграммы направленности
2.3 Двойной физический смысл пространственных частот
2.4 Фильтрующие свойс
Новости и инфо для студентов