Вопрос № 2. Шумы нелинейного происхождения и их расчет.

Шумы и помехи нелинейного происхождения возникают вследствие проявления нелинейности характеристик групповых элементов трактов передачи. К таким элементам относятся модуляторы, транзисторы и микросхемы усилителей, трансформаторы и катушки индуктивности, фильтры и сами цепи линий связи.

В тракте аналоговых систем передачи основными узлами, где возникает нелинейность, являются усилители, особенно групповые (групповых сигналов) и усилители линейного тракта (линейные). Нелинейные искажения перечисленных устройств сами по себе невелики (имеют весьма малую нелинейность), но при передаче группового сигнала через такие устройства возникают взаимные помехи, которые проявляются в виде внятных переходных помех или шума. Если учесть, что в линейном тракте имеется большое число последовательно включенных усилителей (узлов с малой нелинейностью), то очевидно, что необходимо принимать именно эти узлы за основной источник нелинейных помех и предъявлять к ним весьма жесткие требования к величине нелинейности. Обратите внимание на то, что этот вид шумов зависит от линейности каждого усилителя и их числа в тракте, но не зависит от длины усилительного участка.

Нелинейность групповых трактов аналоговых систем передачи может привести к появлению внятных переходных помех между каналами. Образование таких помех возможно тогда, когда по тракту передаются гармонические колебания с частотами, кратными 4 кГц. Это могут быть линейные контрольные частоты, остатки несущих частот и т.п. Такие колебания и образование внятных переходных помех должны устанавливаться в конкретном групповом спектре частот.

Многоканальный сигнал в системах передачи с ЧРК представляет собой сумму большого числа составляющих, которые, проходя через устройства группового тракта с малой нелинейностью, создают множество комбинационных колебаний, которые попадают в полосы каналов передачи и воспринимаются в виде шума.

В качестве примера рассмотрим расчет шумов нелинейного происхождения в линейном спектре 12-канальной системы передачи П-302 (рис. 3). В этом спектре наряду с канальными сигналами передаются контрольные частоты, в частности частота 16 кГц. Образующиеся в линейном тракте комбинационные продукты второго порядка вида , где кГц, – полоса 1-го канала, кГц – контрольная частота.

(слайд 15)

Рис. 3. Линейный спектр 12-канальной системы передачи П-302.

Тогда кГц – внятная помеха, попадающая в полосу пятого канала. Аналогично 2-ой канал будет влиять на 6-ой, 3-й на 7-ой, и т.д., k-ый канал – на k+4-й.

Внятные помехи нелинейного происхождения возможны также, когда по тракту кроме канальных сигналов передаются сигналы тонального вызова частотой 2,1 кГц одновременно по двум разным каналам ТЧ. Хотя их частоты не кратны 4 кГц (например, в первом-четвертом каналах 14,1; 18,1; 22,1; 26,1 кГц), но разность любой пары составит частоту кратную 4 кГц. В этом случае в тракте получается продукт третьего порядка вида f₁+f₂−f₃, где f₁ = f_с – спектр сигнала k-го канала, например, первого (12,3…15,4 кГц), f₂ = f_выз и f₃ = f_выз – частоты сигналов вызова по любым двум каналам, например, по второму каналу f₃ = 18,1 кГц и по третьему или четвертому каналу (f₂ = 22,1 или 26,1 кГц). Тогда комбинационные продукты f₁+f₂−f₃=(12,3…15,4)+(22,1−18,1)=20,3…23,4 кГц – внятная переходная помеха из первого во второй канал, а (12,3…15,4)+(26,1–18,1) = 20,3…23,4 – внятная помеха из первого в третий канал.

Для повышения защищенности каналов от внятных переходных помех обычно выбирают относительно малые уровни контрольных и вызывных частот: в современных системах передачи они берутся ниже номинального относительного уровня канальных сигналов соответственно на 17 и 6 дБ.

Контрольные вопросы:

1. Доложите причину возникновения шумов нелинейного происхождения.

2. Доложите, какие каналы будут оказывать влияние, по внятной помехе, на
1-й канал в 12-канальной системе передачи П-302.

3. Доложите причину возникновения внятных переходных помех между каналами.

Вывод:внутренние (нелинейные) шумы возникают в элементах тракта передачи. Постоянное совершенствование элементной базы аппаратуры связи позволяет в определенной степени снизить влияние этих шумов на качество связи.

(слайд 16)