Свойства канала радиосвязи

Канал радиосвязи, включающий в себя среду распространения радиоволн, существенно отличается от других каналов, например, каналов проводной связи.

1-е свойство: Канал радиосвязи может обладать очень большим затуханием (140-160 дБ). Мощность сигнала на входе приемной части канала четко измеряется величинами порядка 10 ^-10-10 ^-14 Вт, в то время, как для надежной работы аппаратуры, регистрирующей сигнал, требуется мощность, достигающая иногда единиц ват и более. Это значит, что приемная аппаратура канала должна иметь коэффициент усиления, по меньшей мере, 10¹⁰-10¹⁴ по мощности или 10⁵ -10⁷ по напряжению.

Проблема усиления сигнала состоит не только в требуемом большом коэффициенте усиления, сколько в том, что уровень сигнала, действующего на входе приемной аппаратуры, оказывается соизмеримым с флюктуациопными токами, т.е. шумами, действующими в электрических цепях и вызванными главным образом тепловым движением носителей электрического тока.

Флюктуационные токи (шумы) накладываются на сигнал и отделить их не представляется возможным.

2-е свойство: Затухание канала радиосвязи оказывается переменным в широких пределах. Напряженность поля электромагнитной волны в точке приема обратно пропорциональна, по меньше мере, квадрату длины пути, совершенного ею.

Большие колебания затухания канала наблюдаются при ведении связи между подвижными объектами, если используются УКВ, волны, распространение которых зависит от характера рельефа местности, в общем случае быстро меняющегося. Особенно неблагоприятными становятся условия ведения связи, когда на пути движения встречаются отражающие радиоволны объекты, т.к. при этом имеет место прием нескольких интерферирующих между собой лучей, что приводит к периодическим замираниям согнала. Наиболее тяжелые условия связи в этом смысле наблюдаются в гористой местности, в горах и крупных населенных пунктах.

3-е свойство: Затухание канала радиосвязи оказывается переменных в силу изменчивости параметров земной атмосферы. Это изменение наблюдается в большей степени в диапазоне коротких волн при ведении связи отраженными от ионосферы волнами. Прежде всего, в силу протекающих медленных суточных изменений степени ионизации отдельных областей атмосферы возникают суточные колебания уровня сигнала.

Кроме того, прием радиоволн, отраженных от ионосферы, сопровождается частыми и довольно быстрыми замираниями сигналов, вызванных интерференцией (сложением) лучей, пришедших в точку приема различными путями, протяженность которых изменяется в результате пространственного изменения ионосферы, значит изменение состояния ионосферы вызывает существенные деформации сигнала, приводящие к снижению верности приема информации.

В диапазоне УКВ при ведении связи поверхностными волнами суточное изменение параметров атмосферы, существенного значения не имеет.

4-е свойство: Возможность одновременной передачи огромного количества сообщений по радио заложена в частотном различии сигналов, т.е. в различном положении сигналов на частотной оси. Однако, если принять во внимание, что организованное использование частотного диапазона, особенно участков для которых дальность распространения радиоволн практически неограниченна (KB), чрезвычайно затруднительно, а потребность в некоторых участках диапазона превышает их фактическую емкость, то легко сделать вывод о неизбежности взаимных помех при передаче сообщений, приводящих к потере какой-то части информации.

Источником помех является также природные процессы (грозовые разряды, радиоизлучения солнца, Галактики), кроме того помехи создаются промышленными и бытовыми электрическими установками. Большинство помех природного и промышленного происхождения -широко диапазонные.

Нельзя не принимать во внимание и искусственные или преднамеренные помехи, специально рассчитанные на срыв связи.

Таким образом, сигнал, поступающий на вход приемной аппаратуры, может существенно отличаться от сигнала, действующего на выходе передающей аппаратуры.

Существование помех радиоприему, снижающих надежность радиосвязи, создает проблем совместимости электромагнитных излучений (ЭМС).

5-е свойство: Радиоканал вносит искажения в передаваемый сигнал за счет ограничения его спектра частот, то есть основная энергия сигналов сосредоточена в относительно узкой полосе, а также недостаточной емкостью частотного диапазона и стремлением уменьшить вероятность попадания посторонних помех в полосу пропускания сигнала.

Радиоканал (в отличие от проводного канала) характеризуется, с одной стороны, широким диапазоном медленных и быстрых изменений затухания, с другой - действием большого количества помех от внешних источников.

Для того, чтобы ограничить искажение сигналов, передаваемых по радиоканалам, последние должны обладать определенными техническими характеристиками, связанными с видами передаваемых сигналов.

Рассмотрим основные из них:

Необходимая полоса частот - это минимальная полоса частот данного класса радиоизлучения, достаточная для передачи сигнала с требуемой скоростью и качеством. Ширина этой полосы определяется шириной спектра передаваемого радиосигнала и учитывает возможную частотную нестабильность аппаратуры.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это, зависимость амплитуды или уровня сигнала на выходе радиоканала от частоты входного синусоидального сигнала постоянной амплитуды или уровня. Эта характеристика отражает степень влияния радиоканала на амплитудные соотношения составляющих спектра радиосигнала.

Фазочастотная характеристика (ФЧХ) - это зависимость сдвига по фазе между гармоническими колебаниями на выходе и входе радиоканала от частоты гармонических колебаний на его входе. Искажения отсутствуют, когда все составляющие спектра сигнала на выходе радиоканала запаздывают на одинаковое время.

Амплитудная характеристика (АХ) - это зависимость амплитуды (уровня) сигнала на выходе радиоканала от амплитуды (уровня) сигнала на его входе при неизменной частоте входного сигнала.

Все выше перечисленные характеристики определяются как аппаратурной частью радиоканала, так и частью, определяемой средой распространения радиоволн. Неравномерность характеристик в аппаратурной части радиоканала нормируются.

Кроме перечисленных характеристик радиоканала существует и ряд других, которые также определяют качественные показатели радиосвязи.

Дестабилизирующие факторы на канал:

• Температура среды

• Механическое воздействие на аппаратуру

• Изменение влажности воздуха

• Влияние помех

• Запирание сигнала

Требования к каналам:

• Эффективно пропускать полосу частот минимально нелинейных искажений

• Определенное соотношение сигнал/помеха

• Постоянство параметров канала во времени