Исследование преобразований помех в приемнике РРС

Цель занятий

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОПУСТИМОЙ МОЩНОСТИ РАДИОПОМЕХ НА ВХОДЕ ПРЧ ПРИЕМНИКА РРС

Лабораторная работа 4

Отчет

Отчет должен содержать:

1. Частотное размещение ПКП с записями комбинационных преобразований помех.

2. Распечатка программы для одного из вариантов расчета комбинационных преобразований помех.

3. Выводы и сравнительный анализ помех на выходе ПРЧ приемника РРС.

Иccледование преобразований радиопомех в приемнике аналоговой РРС для нахождения мгновенного значения помех на выходе ЧД. Оценка допустимой мощности радиопомех на входе ПРЧ в соответствии с рекомендациями МСЭ.

Аналоговые ЧМ сигнал, принимающий участие в образовании помех на выходе приемника РРС, на входе смесительного диода ПРЧ описываются уравнением:

(4.1)

где (4.2)

x – модулирующий МС с частотным разделением каналов и нормальным распределением, нормированный спектр мощности которого равен

(4.3)

- нижняя и верхняя частоты модулирующего МС,

- эффективная девиация частоты, равная

(4.4)

-эффективная девиация частоты ЧМ сигнала при подаче сигнала с уровнем 1 мВт в точку нулевого относительного уровня (ТНОУ).

средняя мощность передаваемого МС в ТНОУ,

(для России) средняя мощность сигнала ТК в ТНОУ,

N – количество передаваемых ТК, выбираемое согласно ПР. 3.2

(4.5)

, (4.6)

(4.7)

Аналогично (4.1) описывается ЧМ помеха на входе смесительного диода ПРЧ

(4.8)

Тогда аналогично (1.10), (1.11) ток смесительного диода для сигнала ПЧ при m= 1, n= 1, q= 0 может быть записан в виде

(4.9)

где

(4.10)

определяется (3.7) и учитывает изменения мгновенного значения частоты сигнала при преобразовании частот.

Аналогично (4.9) с учетом (1.10)-(1.12) и (3.2) токи комбинационных частот смесительного диода равны

(4.11)

где

(4.12)

Амплитуда выходного напряжения помехи на выходе ПРЧ при согласовании выходного сопротивления смесительного диода с нагрузкой будет равна

(4.13)

Значения приведены для рабочего режима ПРЧ в программах расчета параметров смесительных диодов в ЛР 2 для каждой из трех АФ. Они совпадают с входным сопротивлением смесительных диодов и ПРЧ при приеме помех по ПКП. При приеме сигнала и помех по основному каналу нужно учитывать обратное преобразование сигнала ПЧ, которое приводит к некоторому увеличению входного и выходного сопротивления ПРЧ по сравнению с сопротивлением смесительного диода. Для упрощения дальнейших расчетов будем пренебрегать этой особенностью, полагая входное и выходное сопротивление ПРЧ равными сопротивлению смесительного диода для малых напряжений сигнала и помехи по сравнению с напряжением гетеродина. Тогда амплитуду напряжение сигнала на выходе ПРЧ можно определить по (4.13), заменив на .

Пренебрегая фильтрацией сигнала и помех в тракте УПЧ из (4.9)-(4.13) получим интерференционную формулу при сложении сигнала и помехи на выходе ПРЧ и соответственно на входе ЧД в виде

(4.14)

где -составляющая паразитной амплитудной модуляции, подавляемая амплитудным ограничителем на входе ЧД,

где (4.15)

составляющая помехи с ЧМ,

(4.16)

(4.17)

(4.18)

Напряжения помехи и сигнала на выходе ЧД в ТНОУ определяется производной фазы (4.14) относительно ПЧ, которая применительно к размерности в (мВт)^0,5 согласно (4.4) и (4.2), определяются уравнениями

(4.19)

(4.20)

где - крутизна характеристики ЧД,

r₀ - сопротивление нагрузки в ТНОУ.

В (4.20) отброшена составляющая , которая не влияет на передаваемый телефонный сигнал, но она влияет на спектр помех на выходе ЧД, определяемый (4.19). Из (4.19) и (4.17) следует, что мгновенное значение помехи на выходе ЧД при приеме ЧМ радиопомех по ПКП модулировано передаваемыми МС сигнала и помехи на несущей частоте . Для определения допустимой величины k в (4.19) необходимо располагать энергетическими спектрами ЧМ сигналов. Последние исследуются статистическими методами, например, подобно тому, как это сделано в [4]. (4.17) может быть упрощено, поскольку при выполнении расчетов статистическими методами нет необходимости учитывать знаки номеров гармоник помех

(4.21)

где

Следующее упрощение (4.21) может быть достигнуто при одинаковых параметрах энергетических параметров независимых процессов x и y. В этом случае получим

(4.22)

где . (4.23)

Другое упрощение (4.21) достигается при отсутствии модуляции радиопомехи. Тогда

((4.24)

Наиболее простое решение получается в отсутствии модуляции у радиосигнала и радиопомехи. Тогда из (4.24) и (4.19) следует

(4.25)

В этом случае помеха является синусоидальным процессом, который попадает в один из передаваемых ТК и создает в нем помехи в пределах верхней частоты модулирующего МС F₂. В наиболее худшем случае максимальная мощность помех достигается в верхнем по частоте ТК в спектре МС. Из с учетом (4.19) получаем мощность помех на выходе ЧД в ТНОУ

(4.26)

Из (4.26) находим величину

(4.27)

В рекомендациях МСЭ [1] в качестве критерия ЭМС для радиосистем работающих совместно указывается, что средняя мощность помех в ТНОУ ТК не может превышать 1000 пВт в течение не более чем 20% времени месяца и 50000 пВт в течение не более чем 0.03% времени месяца. Подставив первый критерий в (4.27) c учетом (4.7) для наиболее худшего случая для δf_пч=F₂, рекомендованного МСЭ, и f_к, определяемого (4.7), получим допустимое отношение амплитуды помехи к амплитуде сигнала на входе ЧД

, (4.28)

где F₂ подставляется в кГц,

. (4.29)

Согласно (4.5) граничное значение N=1200 в (4.29) соответствует максимальной частоте передаваемого телефонного канала на частоте Например, для из (4.28) и (4.29) получим
k = 2,6 10^-5.

Мощность несущей ЧМ радиосигнала без предыскажений МС [4] равна

(4.30)

Аналогично (4.30) относительная мощность несущей (ОМН) помехи, определяемой (4.15) согласно [4] и [5]равна

(4.31)

где - эффективная девиация частоты ЧМ помехи, аналогичная (4.4),

- верхняя и нижняя частоты передаваемого помехой МС, аналогичные (4.5).

Заменяя k в (4.26) на k_н, получим следующее уточнение (4.27)

(4.32)

учитывающее влияние модуляции сигнала и помехи на уменьшение допустимой величины k, а также увеличение девиации частоты пропорционально номерам гармоник помехи q и сигнала n₃. Аналогично уточняется (4.28)

(4.33)

Анализируя (4.31) – (4.33) видим, что относительная эффективная частотная девиация частоты КП на выходе ПРЧ увеличивается при увеличении значений гармоник сигнала n₃ и помехи q, что приводит к увеличению допустимой мощности радиопомех на входе ЧД.

Из (4.10), (4.13) (4.15) получим значение амплитуды помехи относительно амплитуды сигнала на выходе ПРЧ

(4.34)

которое должно быть равно вычисленному значению , определенному в (4.33).

Решая (4.34) относительно величины U _п, можно определить допустимую величину амплитуды помехи на входе ПРЧ при заданной амплитуде сигнала на смесительном диоде

(4.35)

Тогда допустимая мощность помехи может быть рассчитана

(4.36)

где -сопротивление смесительного диода для радиопомех, рассчитанное в ЛР 2.

Уравнения (4.34) - (4.36) упрощается при приеме помехи по основному или зеркальному каналам приемника. В этом случае из (4.34) получим

(4.37)

соответствующее отношению амплитуд помехи к сигналу на входе ЧД, из которого мощность помех на входе ПРЧ равна

(4.38)

«Программа расчета допустимой мощности радиопомех на входе ПРЧ ЧМ приемника РРЛ» приведена в Пр. 4.1. Она состоит из двух частей в соответствии с методикой, изложенной в разделе 3.2.

В первой части программы производится расчет допустимого отношения амплитуд С/П на входе ЧД. Для выполнения данного расчета вводятся следующие данные:

1. Вводится число ТК N, передаваемых радиосигналом (РС) из ЛР 3.

2. Эффективная девиация частоты на канал, зависящая от числа передаваемых ТК в соответствии с (4.7). Аналогичные данные вводятся для радиопомехи Рпмх.

3. Указывается знак преобразования сигнала, взятый из ЛР 3.

Отмеченные выше параметры являются постоянными для всех исследуемых ПКП.

Пр. 4.1

Далее указываются параметры КП на выходе ПРЧ, а именно знаки и номера гармоник гетеродина, радиосигнала и помехи, образующих КЧ при приеме радиопомехи по ПКП. Эти параметры меняются при изменении ПКП. На основании полученных данных для каждого ПКП рассчитываются ОМН частот КП, попадающей в один из ТК, которые передаются РРС. Расчеты допустимой мощности помех выполняются в соответствии с рекомендацией МСЭ для наиболее худшего случая. Он соответствует расстройкам частот помех относительно РС на входе ЧД равным частоте ТК на верхней частоте МС . В работе рассматривается передача по РРС многоканальных сигналов с числом ТК более 600, соответствующим использованию ЧМ радиосигналов с большой мощностью несущей.

Для расчета допустимой мощности помех на входе ПРЧ вводятся дополнительные параметры: мощность РС на входе ПРЧ, сопротивление смесительного диода для радиосигнала и Рпмх. Параметры первой гармоники первой производной ВАХ смесительного диода рассмотрены в ЛР 2 для рабочего режима, соответствующего постоянной составляющей смесительного диода приблизительно соответствующего постоянной составляющей смесительного диода 1 мА. Эти параметры не меняются в процессе расчета. Меняется только параметр Ipm в соответствии с изменением вводимых и указанных выше номеров и знаков гармоник, образующих КЧ для исследованных в ЛР 3 частот ПКП. Предлагается вводить один элемент матрицы, полученный Вами в ЛР 2 при использовании заданной Вам АФ и АП ВАХ смесительного диода в номере строки р и в номере столбца m, которые вычисляются в соответствующей программе 2 ЛР. В Пр. 4.1 вычисляется модуль введенного элемента матрицы, т.к. элемент может быть отрицательным по знаку, который используется для расчета допустимой мощности радиопомех на входе ПРЧ. Мощность Рпмх следует учитывать, если их допустимая мощность не превышает 50 мкВт. Для больших мощностей значения будут приблизительны, т.к. будут нарушены условия их малости по сравнению с амплитудой гетеродина. Аналогичная методика может быть разработана для цифровых РРС.

Дата добавления: 2014-11-06