Вопрос 3. Защищенность от помех нелинейного происхождения

Источниками нелинейных помех являются узлы групповых устройств, содержащие нелинейные элементы, т. е. элементы, вольт-амперные характеристики которых не подчи­няются закону Ома, – диоды, транзисторы, катушки с ферромаг­нитными сердечниками и т. д.

В линейных трактах СП основными источниками нелинейных помех являются линейные уси­лители (ЛУС). Так как число ЛУС в линейном тракте весьма велико, эти помехи, накапливаясь от участка к участку, могут резко ухудшить качество каналов и трактов СП.

Для оценки нелинейных свойств ЛУС рассматривают его ам­плитудную характеристику (рисунок 2).

Рисунок 2 – Амплитудная характеристика ЛУС и изменение формы сигнала при превышении порогового уровня напряжения

Рабочая точка выбирается на линейном участке характеристики (на рисунке 2 от 0 до U_п). При превышении порогового напряжения форма сигнала резко изменяется, на выходе усилителя появляются колеба­ния с частотами, которых не было во входном сигнале. Например, если на вход усилителя подается сигнал, содержащий частоты f_x, f_y, f_z, то на его выходе кроме, полезного сигнала с частотами f_x, f_y, f_z возникнут гармонические колебания с частотами kf_x, kf_y, kf_z (k = 2, 3,...) и комбинационные колебания pf_x±gf_y±mf_z, где р, g, z = 1, 2, 3.... Эти колебания и являются нелинейными помехами, так как они распределяются по всему линейному спектру СП и могут вызвать неличные переходы между каналами и дополнительные нелинейные шумы в каждом канале. Поэтому напряжение сигнала не должно превышать порога перегрузки усилителя U_п или соот­ветствующий этому напряжению уровень р_п.

Для количественной оценки нелинейных свойств ЛУС на этом участке используют затухание нелинейности по второй и третьей гармоникам:

;

.

Все величины в этих соотношениях вычисляют или замеряют на выходе ЛУС:

, , , , , – мощности и напря­жения первой, второй и третьей гармоник соответственно;

= – уровень передачи сигнала;

, – уровни второй и третьей гармоник.

Методы уменьшения влияния нелинейных помех. Методы, при­меняемые для уменьшения влияния нелинейных помех, имеют целью предотвратить перегрузку ЛУС. Эти методы можно разде­лить на организационные и технические.

Организационные методы:

- нормирование средней мощности сиг­налов P_ср различных видов информации. Например, для сигнала речи P_ср = 32 мкВт, для сигналов, вещания P_ср =920 мкВт и т. д.;

- распределение каналов, занятых под передачу различных видов информации, при котором максимальная средняя мощность в линейном тракте не превышает допустимых значений.

Технические методы:

- введение в ЛУС глубокой отрицательной обратной связи;

- включение ограничителей амплитуд (ОА) на входе индиви­дуального модулятора каждого канала. При этом ОА ограни­чивает пиковые значения таких сигналов, как речь, вещание и т. д.

Хотя вероятность появления пиковых значений сигналов доста­точно мала, при их совпадении в нескольких каналах результи­рующий уровень средней мощности на входе ЛУС может превы­сить допустимый, в результате мощность нелинейных помех пре­высит норму.