- •Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота
- •Кафедра судовых радиотехнических систем
- •Исследование степени подавления гармонической сосредоточенной помехи при работе рпу пв/кв диапазона
- •1 Краткие теоретические сведения
- •1.1 Классификация радиопомех
- •1.2 Электрическое подавление помех по принципу интерференции
- •1.3 Бланкирование помех, принятых по боковым лепесткам
- •1.4 Некогерентная компенсация помех
- •1.5.1 Система компенсации помех с квадратурными преобразователями
- •1.5 Когерентный метод компенсации помех
- •1.5.2 Устройство компенсации помех с системами ару и фапч
- •1.6 Метод фазовой компенсации
- •2 Схемотехнические решения и ттх устройств фазовой компенсации помех
- •2.1 Устройство фазовой компенсации помех (уфкп) с линией задержки
- •2.2 Уфкп с фазовращателем на дискретных элементах (схема 1)
- •2.3 Уфкп с фазовращателем на дискретных элементах (схема 2)
- •3 Задание на самоподготовку
- •4. Лабораторное задание
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы к защите лабораторной работы
- •Список использованных источников
1.1 Классификация радиопомех
Разнообразные помехи, попадающие на вход приемника от самых различных источников, бывают двух видов: активные и пассивные.
Активные помехи создаются различными излучателями электромагнитных колебаний. К этим помехам относятся: промышленные, космические помехи, собственные шумы приемника, помехи от соседних по диапазону и других мешающих радиостанций и радиопередающих устройств всевозможного назначения.
Пассивные помехи обусловлены физическими явлениями в атмосфере нашей планеты. Так как радиоволны достигают приемников после прохождения некоторого пути в слоях атмосферы, то процессы, происходящие в этих слоях под влиянием ионизации воздуха различными космическими излучениями (в основном Солнца) и под воздействием самой Земли (изменений влажности, загрязненности воздуха и т. д.), нарушают условия распространения радиоволн. К подобным нарушениям, например, относятся: замирание волн, эхо, внезапное поглощение радиоволн, паразитная модуляция радиоволн при их прохождении на значительные расстояния за счет нелинейных свойств среды, в которой распространяются радиоволны.
Активные помехи вызывают различные колебательные процессы в антенне и контурах приемника. По характеру напряжений помехи разделяют на гладкие и импульсные. Гладкие помехи создают колебательные напряжения, максимальная амплитуда которых не превышает некоторую среднюю амплитуду более чем в 3—4 раза. К таким помехам относятся различные шумы, например собственные шумы приемника. К импульсным помехам относятся помехи с амплитудой, значительно превышающей средний уровень. Серии импульсов, например, создают некоторые промышленные источники помех, а также разряды молний.
Импульсные помехи, воздействуя на антенну и входные цепи приемника, создают в его контурах затухающие колебания различной интенсивности. Когда импульсы следуют редко, после затухания возбужденных ими в контурах приемника колебаний приемник продолжает успешно принимать полезный сигнал на частоте настройки. Когда импульсы различной длительности и амплитуды воздействуют на приемник часто, некоторые колебания в контурах не успевают затухать до прихода следующего возмущения, и на детектор приемника в этом случае действует сумма многих переменных напряжений, в которой можно усреднить амплитуды входящих сигналов; поэтому характер воздействия импульсных помех в этом случае будет напоминать гладкую помеху. Если подобных излученных в эфир импульсов очень много и они имеют большую амплитуду (как, например, импульсы от мощных источников промышленных помех в крупном городе), то они образуют интенсивное поле помех, на фоне воздействия которого и происходит прием.
В большинстве случаев различные виды активных помех действуют одновременно, и на детекторе приемника кроме полезного сигнала присутствует большое количество мешающих напряжений разного происхождения с всевозможными уровнями и близкими к резонансной частоте. Эти напряжения в приемнике суммируются, Можно говорить о некотором суммарном напряжении помех на входе детектора и суммарном поле помех в зоне приемной антенны. Интенсивность поля помех изменяется под действием ряда факторов: она различна днем и ночью, летом и зимой, зависит от количества отдельных специфических источников помех, их типов, мощности, взаимного расположения, удаления от приемника, а также зависит от общего количества относительно маломощных источников помех (пропорционально размеру населенного пункта, например величине города). В этом общем поле могут выделяться некоторые помехи, они периодически изменяются, поэтому условия приема на фоне помех различны.
Иногда помехи разделяют на внутренние и внешние. К первым относятся собственные шумы приемника, определяющие его максимальную чувствительность. Характер воздействия внешних помех на различные приемники зависит от ширины полосы пропускания каждого приемника. Так, одна и та же помеха будет восприниматься широкополосным и узкополосным приемниками по-разному и может иметь характер и импульсной и гладкой, так как приемники по-разному воспроизводят весь спектр частот помехи. Как правило, внешние помехи значительно превышают уровень собственных шумов в диапазонах промежуточных (ПВ) и коротких (КВ) волн.
Атмосферные помехи
Атмосферные помехи возникают в результате движения электрических зарядов в атмосфере под влиянием различных причин. Основные помехи создаются мощными грозами, однако ощутимые помехи могут возникнуть даже в момент стекания зарядов при электризации провода антенны. Мощные грозы наблюдаются достаточно часто. В среднем на земном шаре наблюдается около 100 молний в секунду, каждая из которых — серия гигантских искровых разрядов, создающих мощное поле, распространяющееся иногда на расстояния до 5— 20 тыс. км от места разряда. Помехи от отдельных разрядов молний создают затухающие колебания в антенне с длительностью до нескольких миллисекунд. Наиболее сильные и частые грозы наблюдаются летом в экваториальных и тропических областях (над Южной Америкой, Африкой, Индостаном, Малайзией), большинство помех приходит в Северное полушарие с юга, со стороны экватора. Интенсивность атмосферных помех падает с ростом частоты.
На рис. 1.1 приведены кривые, иллюстрирующие характер зависимости интенсивности атмосферных помех от частоты.
Рис. 1.1 - Зависимость среднего уровня атмосферных помех от частоты в различное время суток (получена с помощью измерительного приемника с шириной полосы пропускания 1 кГц).
1 — ночь; 2 — день; 3 — средний минимальный уровень помех; 4—местная гроза.
Данные для графиков были получены с помощью измерительного приемника с шириной полосы пропускания, равной 1 кГц, в разное время суток. Кривая для ночи 1 соответствует максимальной напряженности поля атмосферных помех для средней полосы европейской части РФ. Кривая 2 соответствует уровню максимальной напряженности поля помех в дневное время. Кривая среднего минимального уровня помех 3 располагается значительно ниже дневной (примерно на два порядка), а кривая 4 для местной грозы проходит несколько выше кривой максимальной напряженности. Она характеризует очень сильные помехи.
В тех случаях, когда уровень атмосферных помех минимален, на частотах выше 0,5 МГц чувствительность приемников при отсутствии помех других видов определяется их собственными шумами.
Как видно из рис. 1.1. уровень помех может возрастать и днем.
Уровень помех в центральных частях континентов выше, чем вблизи моря. При значительной высоте над землей уровень помех выше. Летом уровень помех значительно выше, чем зимой; он падает с ростом частоты, особенно при переходе на СВЧ. Этому способствуют и особенности распространения метровых и более коротких волн: они распространяются в основном в пределах прямой видимости и приему на СВЧ могут помешать только сильные местные грозы.
Даже приблизительное рассмотрение основных особенностей атмосферных помех позволяет сделать важный вывод: для исключения или значительного ослабления влияния атмосферных помех для связи следует использовать наиболее короткие волны. При работе на средних и длинных волнах целесообразно применять направленные антенны, ориентируя их так, чтобы направление прихода наиболее сильных помех совпадало с минимумом на диаграмме направленности антенн. Для исключения электризации антенн в районах с сильными ветрами, в условиях сухого воздуха, в приморских районах и т. п. следует применять антенны в специальных металлических экранах, а сами экраны заземлять (к экранированным антеннам относятся рамочные и ферритовые). Для стекания статического электричества антенны связывают с землей через резисторы большого сопротивления, которые незначительно шунтируют вход приемника, но в то же время создают путь для стекания заряда на землю, особенно необходимый при наличии емкостной связи приемника с антенной.
Индустриальные помехи
Многочисленные источники индустриальных помех можно разделить на две большие группы: устройства, генерирующие колебания высокой частоты, и устройства, не генерирующие колебаний, но создающие помехи при работе. К первой группе можно oтнести (в порядке уменьшения степени их влияния): радиопередатчики промышленного назначения, радио- и телевизионные устройства (например, гетеродины приемников, системы разверток телевизоров), ВЧ генераторы промышленного, медицинского и бытового назначения, искровые ВЧ установки. Помехи, создаваемые перечисленными устройствами, носят периодический характер, слабо затухают, излучаются на основной рабочей частоте и ее гармониках. ВЧ генераторы могут создавать мощные наводки на провода силовых сетей, особенно в случае расположения их на небольших предприятиях среди жилых массивов.
Мощные помехи создаются второй группой источников: различными механизмами и машинами, в которых рабочие токи или напряжения испытывают резкие броски, прерываются, особенно когда при этом образуются искры. К данным источникам относятся: высоковольтные сети, бытовые электросети, электроустройства с высоковольтным разрядом, системы зажигания двигателей внутреннего сгорания, мощные ртутные выпрямители, электротранспорт, всевозможные коммутирующие устройства с подвижными и размыкаемыми контактами.
Броски тока в таких цепях (пример — работа сварочного аппарата) создают апериодические импульсные помехи. Помехи от этой группы источников в полосе частот ниже 20 МГц представляют собой апериодические серии импульсов искаженной формы; в полосе частот 150—500 МГц— случайные импульсы небольшой длительности и частоты повторения.
Напряженность поля помех второй группы сильно зависит от формы, длительности и частоты повторения импульсов, вида контура (например, длины и расположения открытых проводов сварочного аппарата, играющих роль антенны передатчика помех), наличия искрогасящих и противопомеховых приспособлений — различных блокировочных конденсаторов, фильтров, экранировки.
Уровень помех зависит от среды, в которой распространяются помехи, и ряда других причин. Так, например значительное затухание индустриальных помех (индустриальных ВЧ полей) наблюдается с ростом расстояния. Напряженность поля вблизи высокочастотных плавильных печей (с мощностью потребления электроэнергии 60 кВт и частотой 200 кГц), например, доходит до 500 В/м, однако уже на расстоянии 2—3 м от устройства напряженность поля быстро падает. Помехи от коллекторных машин постоянного тока слышны в радиоприемниках как равномерный шум, переходящий при увеличении скорости в гудение с тресками и щелчками (рис. 1.2).
Помехи от коллекторных машин переменного тока слышны как сплошной шум, а помехи, создаваемые различными токосъемниками, мощными ртутными выпрямителями и т. п., — как трески разной интенсивности, гудение, завывания. Системы зажигания двигателей внутреннего сгорания создают спектр помех, верхняя граница которого простирается до 1000 МГц. Спектр максимальных помех от систем зажигания автомобилей находится в полосе 30—150 МГц.
Рисунок 1.2 - Зависимость напряженности поля индустриальных помех от частоты для различных населенных пунктов
1 — средний уровень помех в крупном городе; 2 — средний уровень помех в сельской местности; 3 — уровень собственных шумов лучших профессиональных приемников; 4, 5 — максимальный и минимальный уровни помех космического происхождения.
Бытовые электроприборы с коллекторными двигателями и различными регуляторами, разрывающими цепи питания, рекламные газосветные трубки, люминесцентные светильники большой мощности, всевозможные устройства с электроприводами принадлежат к самой большой количественной группе источников помех. Они расположены близко к приемникам и питаются от тех же бытовых сетей (например, пылесосы, электробритвы, стиральные машины, полотеры). Такие бытовые электроприборы могут создавать мощное местное поле помех внутри зданий и вблизи них, особенно в случае их неисправности, а также неисправности их искрогасящих приспособлений и фильтров.
Когда к бытовой сети, питающей приемник, подключаются другие (даже бесколлекторные) бытовые приборы (лампы накаливания, электрические плиты, другие бытовые машины и т. д.), то в момент их включения раздается щелчок, кратковременный треск, особенно в тех случаях, когда выключатели этих приборов неисправны и при коммутации тока искрят. Более длительные по времени действия помехи создаются при работе звонков с прерывателями, выключателей, приборов с терморегуляторами. Помехи, уровень которых значительно уменьшается с расстоянием, создают электробритвы с коллекторными моторчиками, системы разверток телевизоров.
Все рассмотренные помехи распространяются вдоль поверхности земли, вдоль питающих проводов и излучаются внутрь зданий. Излученные колебания быстро затухают, поглощаются стенами и арматурой, а помехи вдоль проводов силовой сети здания могут распространяться на значительные расстояния по смежным помещениям и этажам.
Лучшим методом борьбы с помехами является применение противопомеховых приспособлений, подключаемых к самим источникам помех, т. е. подавление помех непосредственно в месте их возникновения, например, с помощью фильтров, различных блокировочных конденсаторов, дополнительных резисторов и установки экранов. К сожалению, часть этих приспособлений бывает недостаточно совершенной, а, подчас, и неисправной. Некоторая часть установок остается лишенной противопомеховых приспособлений, а некоторые источники помех вообще не имеют защиты. Например, гетеродины приемников находятся в недостаточно экранированном пространстве шасси и при работе создают поле помех. В простых приемниках без каскадов УВЧ излучение гетеродинов непосредственно просачивается во входные цепи и далее в антенну приемника и излучается.
Помехи от множества источников различных типов создают сплошной фон, наиболее сильный днем. В отдельных случаях индустриальные помехи действуют на расстояниях в десятки метров, а в других на многие сотни метров: вдоль линий электропередач низкочастотные помехи могут распространяться на значительные расстояния. Отмечено, например, что уровень поля индустриальных помех выше у поверхности земли, около электропроводки зданий, под крышами зданий и более сильно воздействует на вертикальные провода, нежели на горизонтальные. Менее чувствительны к таким помехам горизонтальные дипольные антенны. В то же время наиболее сильно промышленные помехи воздействуют на приемник при непосредственной емкостной связи антенны с местным источником помех, например, с электросетью здания. Относительно нечувствительны к помехам по причине малой емкости связи и магнитные (ферритовые и рамочные) антенны. Они имеют небольшие размеры и незначительную емкость по отношению к местным источникам помех, а также обладают направленным действием, позволяющим отстраиваться от помех.
С удалением от земли (зданий) уровень индустриальных помех быстро падает и воздействие их на приемники ослабляется. На высоте 30—40 м уровень подобных помех уже значительно уменьшен. Некоторое представление о поле промышленных (индустриальных) помех могут дать кривые (рис. 1.2) зависимости напряженности поля промышленных помех для современного крупного населенного пункта (города) и для населенного пункта в сельской местности, полученные для ненаправленных антенн с помощью измерительного приемника с полосой пропускания в 1 кГц.
Как видно из рис.1.2, чувствительность высококачественного профессионального приемника в диапазонах КВ и СВ (менее 5 мкВ) в городских условиях при наличии индустриальных помех (даже без учета других видов помех) не может быть реализована. Чувствительность такого приемника в диапазоне 70—100 МГц может быть частично реализована лишь ночью, когда большая часть источников помех обесточена.
Следует заметить, что реальные полосы пропускания обычных приемников значительно шире 1 кГц, поэтому воздействие на них помех сказывается еще более интенсивно. Чем шире полоса пропускания приемника, тем он более чувствителен к помехам. Заметим, что уровень собственных шумов (кривые чувствительности) обычных радиовещательных приемников невысоких классов, не имеющих УВЧ, схема которых начинается с сильно шумящего преобразовательного каскада, почти на 2 порядка выше, чем уровень шумов профессиональных приемников (рис. 1.2).
В городах часты случаи, когда на входе приемника действует наряду с напряжением сигнала (подчас, очень слабым) напряжение помех, равное 70—100 мВ. В крупных городах иногда могут наблюдаться случаи воздействия на приемники очень мощных помех, создающих на антенных входах напряжения, превышающие 1 В.
Напряжение на входе приемника пропорционально действующей длине антенны и напряженности электрического поля сигнала. Очевидно, что увеличение действующей длины антенны при наличии сильных помех нецелесообразно. Из данных усредненных кривых, приведенных на рис. 1.2, следует, что на антенне длиной всего 10 м в диапазонах ДВ и СВ могут наводиться помехи, создающие на входе приемников напряжения более 10 мВ. Заметим, что приемники высшего и первого классов имеют в этих диапазонах чувствительность, равную 50 мкВ, поэтому практически эта чувствительность также не всегда может быть реализована.
Эксперименты показывают, что существует прямая зависимость мощности индустриальных помех и частоты от расстояния между антенной некоторого приемника и центром населенного пункта, например города. Имеются сведения о том, что помехи большого города ощутимы в полосе частот от 70 до 500 МГц на расстояниях до 40 км и более, а мешающее их воздействие на различную радиоаппаратуру простирается до частот порядка 1 000 МГц.
Помехи со стороны соседних по диапазону радиостанций
Специальными международными соглашениями весь земной шар разделен на три района (табл. 1.1), чтобы радиостанции этих районов по возможности меньше мешали друг другу даже при относительной близости их рабочих частот.
Указанным районам и странам выделены отдельные частоты и полосы частот. Они также распределены между отдельными службами (например, службой навигации, связи и т. д.).
Таблица 1.1 - Районы земного шара
Район 1 |
Район 2 |
Район 3 |
Все страны Европы и Африки, азиатская часть РФ, часть Турции, Монголия |
Северная и южная Америка, Гренландия |
Страны Азии (кроме указанных в районе 1), Австралия, Океания |
Каждой радиостанции присвоена определенная частота. Некоторые радиовещательные каналы и каналы, отведенные радиолюбителям, сложились исторически, однако большая часть «новых» диапазонов осваивалась уже с учетом создания меньших взаимных помех между работающими в этих диапазонах средствами. Каналы для телевидения распределяются с учетом ослабления взаимных помех между программами телецентра страны, телевизионными сетями различных стран, между телецентрами и многими местными ретрансляторами. Такое же положение наблюдается и в области ЧМ вещания.
Радиовещательные каналы в диапазонах ДВ и СВ разнесены по частоте на 10, а иногда и на 9 кГц, в диапазонах КВ —на 25 кГц, в метровом диапазоне —на 100 кГц, девиация частоты УКВ ЧМ станций равна ±50 кГц, а девиация частоты каналов звукового сопровождения телевизионных программ составляет ±75 кГц. Для программ телевидения отведены каналы с шириной 7 (и 8) МГц. Легко видеть, что чем ниже рабочая частота, тем меньше станций может работать без взаимных помех в данном диапазоне.
При присвоении станциям определенной рабочей частоты учитываются особенности распространения радиоволн данного частотного диапазона, взаимное расположение соседних по частоте станций в упомянутых районах Земли и ряд других условий, вплоть до учета кривизны Земли. В пределах каждого частотного диапазона станциям «тесно» и к их параметрам предъявляются жесткие требования; важнейшие параметры передатчиков (стабильность несущей частоты, коэффициент модуляции и т.п) строго регламентируются. Современные радиовещательные станции имеют очень большие мощности излучения; это создает затруднения при приеме сигнала на соседних частотах в случае, когда мощная станция находится недалеко от места расположения приемника, ее влияние распространяется на значительный участок диапазона.
Вне отведенной полосы станция должна излучать не более 1% своей мощности (по 0,5 % выше и ниже боковых полос). Однако по ряду технических причин указанные требования не всегда выполняются: при перемодуляции, например, мощность внеполосных излучений несколько увеличивается, передатчики станций могут создавать паразитные излучения (на более высоких частотах), в элементах передатчиков возникают паразитная генерация, а также шумы. На рис. 1.3 показана занимаемая вещательной станцией полоса частот. Когда эта полоса равна необходимой, излучение называется совершенным. При этом вне полосы излучается не более 1 % мощности.
Рисунок 1.3 – Полоса частот, занимаемая вещательной станцией
Обычно занимаемая полоса шире необходимой, в спектре станции присутствуют побочные излучения: гармоники и субгармоники (они возникают в случае, когда основное излучение получается умножением более низкой частоты), паразитные излучения на случайных частотах, комбинационные излучения. Последние возникают в результате взаимодействия несущего колебания, частот, формирующих несущую частоту, и их гармоник. Мощность перечисленных паразитных излучений растет с ростом мощности передающей станции.
Специфическими побочными излучениями являются интермодуляционные излучения. Они возникают в передатчике при воздействии на него излучений других передатчиков, например, при работе нескольких передатчиков на одну антенну, а также при наличии нежелательных связей между передатчиками.
.
В непосредственном соседстве с радиовещательными станциями работают специализированные средства связи. На границе ДВ диапазона отведены участки для работы станций морской навигации, станций связи на фиксированных частотах. Такое же положение наблюдается и на всех остальных доступных радиолюбителям диапазонах. Значительные специфические помехи приему сигналов удаленных радиостанций создаются при работе мощных местных радиостанций (явление перекрестных помех).
Подчас ощутимо и влияние пассивных помех. Заметим, что для высококачественного приема при амплитудной модуляции требуется излучение в эфир боковых полос шириной до 10—12,5 кГц, а также расширение до указанных пределов полосы пропускания приемников. Легко видеть, что расширение полос пропускания приведет к значительному увеличению воздействия на эти приемники и атмосферных и промышленных помех. К тому же расширение спектра излучаемых передающими станциями частот в диапазонах СВ и ДВ крайне затруднено ввиду большой загруженности эфира. Высокое качество приема значительно проще может быть обеспечено только на СВЧ при переходе на частотную модуляцию.
Помехи со стороны специализированных радиостанций
Активные помехи радиоприему создаются и большим количеством радиопередатчиков различного назначения как стационарных, так и мобильных. К последним относятся радиостанции на автомобилях, самолетах, судах (вплоть до шлюпок). Любое из подвижных современных средств, например самолет или корабль, имеет несколько передатчиков и может излучать и принимать сигналы с целью связи, навигации, подавать аварийные сигналы, излучать радиолокационные сигналы. Эти передатчики работают в диапазоне 1,5— 24 МГц и имеют мощности до 400 Вт. Передатчики, работающие для связи в диапазонах СВ и ДВ, обычно имеют мощность 250—300 Вт. В прибрежных районах работает большое количество радиостанций в диапазоне 150—160 МГц со средней мощностью 10 Вт. Радионавигационные системы для самолетов работают в диапазоне 70—140 кГц и 180—750 кГц, Известная зарубежная радионавигационная система «Лоран» работает, например, на частоте 2 МГц.
Основная часть передатчиков специальных стационарных и мобильных средств работает вне основных радиовещательных и радиолюбительских диапазонов. Однако гармоники ДВ и СВ передатчиков, перечисленных систем связи, могут создавать помехи в диапазонах СВ и КВ, а так как часть их имеет значительно большие мощности, то мешающее действие со стороны гармоник может проявляться, например, до пятой, седьмой (и выше) гармоник. Официально каждое из перечисленных устройств, как уже подчеркивалось, обязано излучать в отведенной ему полосе не менее 99% своей мощности.
Одним процентом «внеполосного» излучения можно было бы пренебречь, если бы число рассматриваемых источников помех разных частот было бы мало. Однако это число составляет несколько миллионов. Число торговых кораблей в 1970 г. составляло 70 тыс. В 2000 г. их число достигало уже 130 тыс., а с учетом рыболовного флота — 1 млн. Число самолетных рейсов в 1956 г. составляло 65 тыс., к 1976 г, оно составляло уже 780 тыс. Число единиц подвижной наземной передающей аппаратуры во всем мире с 1969 по 1972 г. увеличилось примерно в 2 раза. К 1975 г. только в США число мобильных передатчиков превышало 5 млн. В Японии, например, только за один год количество радиоэлектронных средств увеличивается примерно на 25%.
Сказанное в какой-то мере относится и к РЛС. Количество этих станций неуклонно увеличивается. Только в США еще в 1966 г. их было около 15 тыс. Эти станции могут создавать значительные помехи УКВ ЧМ приему, телевидению. Дело в том, что мощности, излучаемые РЛС, огромны: современные станции генерируют сотни киловатт в непрерывном режиме и десятки мегаватт в импульсе.
Сверхмощные РЛС создают несколько сотен мегаватт в импульсе, Легко представить величины мощностей, излучаемые такими станциями во всех направлениях (по боковым и задним лепесткам их антенн), и мощности их «внеполосного» излучения. Поэтому следует отметить, что часть энергии мощных излучений может попадать в УКВ приемники по зеркальным каналам, хотя чувствительность приемников по этим каналам обычно на 50—60 дБ ниже чувствительности на частоте основной настройки. Хотя УКВ ЧМ прием наименее подвержен воздействию помех, помехи ему возникают также и при работе телевизионных передатчиков; это следует учитывать, так как число таких передатчиков быстро растет с каждым годом.
Космические помехи
В диапазоне УКВ и, особенно, на космических радиолиниях существенное влияние оказывают космические помехи. Радиоизлучение, создаваемое внеземными источниками, называется космическим радиоизлучением, а создаваемые этим излучением помехи – космическими. Основным источником радиоизлучения является галактика, создающая фон радиоизлучения, на который накладывается излучение многих отдельных источников, таких как Солнце, Юпитер, Сатурн, Венера, звезды.
Радиоизлучение галактики наблюдается во всех направлениях, оно измерялось в диапазоне от средних до сантиметровых волн, на основании чего были построены карты распределения радиоизлучения по небесной сфере.
На
рис.1.4 приведена частотная зависимость
напряженности поля радиоизлучения
галактики для участков ее максимального
и минимального и
злучения.
Рисунок 1.4 – Напряженность поля помех в полосе 1кГц
--------- - излучение галактики; -- - -- - -- - излучение атмосферы; - - - - - - атмосферные помехи.
Поскольку помехи галактики уменьшаются с повышением частоты, а помехи приемника возрастают, на частотах выше 150 – 200 МГц определяющими являются собственные шумы приемника. В диапазоне частот 30 – 18 МГц определяющими являются шумы галактики, а на более низких – помехи, создаваемые грозовыми разрядами. Уровень галактических помех весьма постоянен, но за счет вращения Земли в данной точке земной поверхности наблюдается суточное изменение уровня этих помех.
Радиоизлучение Солнца и планет имеет второстепенное значение по сравнению с излучением галактики, поскольку оно создает существенные помехи только в том случае, когда антенна направлена на источник излучения. Солнце излучает в широком диапазоне радиочастот. Интенсивность излучения резко возрастает во время возмущений на Солнце и в годы максимумов солнечной активности. Уровень радиоизлучения Солнца может служить более строгим критерием деятельности Солнца, чем число солнечных пятен.
Источниками более слабого радиоизлучения являются планеты Юпитер, Венера, Сатурн, Марс, Луна, а также радиотуманности Кассиопея, Лебедь, Телец и кометы. Поверхность Земли также является источником радиоизлучения, которое может быть принято боковыми лепестками диаграмм направленности антенн, расположенных на Земле, или антеннами космических кораблей, направленных к Земле.
Помехи создаются также излучением атмосферы Земли. Атмосферный шум проявляется на частотах 1000—20 000 МГц и выше, где он преобладает над галактическим шумом и является практически единственным видом помех.
Для обеспечения надежной работы любой радиолинии необходимо правильно выбирать мощности передатчиков и типы антенн, чтобы выдерживалось необходимое отношение сигнал/помеха. Так, например, при приеме телевидения желательно иметь отношение сигнал/помеха не менее 30 дБ. При этом напряженность поля сигнала должна быть от 100 мкВ/м в диапазоне частот 50—80 МГц до 1000 мкВ/м в диапазоне частот выше 200 МГц. В городах, где имеются сильные источники помех, напряженность поля должна достигать 5000 мкВ/м. Поэтому в крупных городах для передач телевидения приходится применять сравнительно мощные передатчики.
