Сигналом называется электрическое отображение сообщения, несущее полезную информацию. Обычно это напряжение или ток, один из параметров которого (например, амплитуда, частота, фаза) изменяется в зависимости от характера сообщения.

Помехами называют любые воздействия, отличающиеся от полезных сигналов, поступающие на вход усилителя или радиоприемника (внешние помехи) илн возникающие внутри этих устройств (внутренние помехи, шумы).

Помехи от мешающих станций проявляются в том, что при недостаточной селективности радиоприемников на выходе их помимо полезных сигналов появляются сигналы из соседних (по частоте) каналов, зеркального канала и частот, близких к промежуточной.

Атмосферные помехи вызываются различными явлениями, связанными с атмосферным электричеством, главным образом, грозовой деятельностью. Грозовые разряды обладают широким спектром частот, перекрывающим длинноволновый, средневолновый и часть коротковолнового диапазона вещательных приемников.

Индустриальные (промышленные) помехи вызываются различными приборами и аппаратами, работа которых связана с искрообразованием. Их спектр также перекрывает почти весь радиовещательный диапазон.

На рис. 1.1. показаны зависимости напряженности поли атмосферных и индустриальных помех от частоты. По оси ординат отложена удельная напряженность поля помех в полосе 1 кГц. Э. д. с. помех в антенне £д определяется удельной напряженностью поля, действующей высотой антенны йд и шумовой полосой Ящ:

Kn-nhynZ- 0-1)

Космические помехи представляют собой радиосигналы с широким спектром, приходящие из Космоса, в частности, от Солнца, и некоторых районов Галактики. Эти сигналы шумового характера несут в себе полезную информацию о Космосе и изучаются в радиоастрономии, но для связи и радиолокации являются помехами.

Шумы атмосферы обусловлены флуктуацнонным характером поглощения радиоволн в атмосфере Земли.

Шум обусловлен тепловым излучением Земли.

На рис. 1.2 показаны зависимости уровней космических шумов и шумов атмосферы от частоты для разных углов наклона диаграммы направленности антенны. По оси ординат отложена шумовая температура в градусах Кельвина (К).

Все перечисленные помехи являются естественными, илн неорганизованными. Существуют еще и организованные помехи, создаваемые средствами

Космические Шумы шумы

10 100 МГц

Рис. 1.1. Зависимость удельнол напряженности Поля внешних помех от частоты: J - средний уровень атмосферных помех днем; 2 - вочью: 3 - средивй уровень ин-дустриальн1,1х помех в городах

10 f, ГГц

Рнс. 1. 2, Зависимость космических шумом (Кривые I к 2) а шумов атмосферы (остальные кривые) от частоты; О - угол наклона Диаграммы направленности антенны

радиопротиводействия противника с целью нарушения радиосвязи и радиолокации.

Помимо приведенной классификации помех по происхождению можно разделить помехи по характеру.

Цетерминарованные помехи, спектр которых ограничен и сосредоточен вокруг центральной частоты; такой характер имеют сигналы от мешающих станций.

Импульсные помехи, состоящие из отдельных импульсов или их беспорядочной последовательности, спектр которых определяется длительностью импульсов и простирается до нескольких десятков мегагерц; такой характер имеют атмосферные и промышленные помехи.

Гладкие помехи, состоящие из хаотической последовательности весьма коротких импульсов, спектр которых очень широк и простирается примерно до 10? Гц, т. е. охватывает все диапазоны радиоволн; такой характер имеют космические помехи, шумы атмосферы, Земли, а также внутренние шумы усилителей й приемников. Даже при отсутствии на входе усилителя или приемника сигнала на выходе образуются напряжения, обусловленные наводками, фоном от источников питание, собственными шумами, возникающими в резисторах, антенне, контурах и усилительных элементах.

Термические шумы возникают в любом активном сопротивлении, находящемся при температуре Т, отличной от абсолютного нуля. Физической причиной термических шумов является беспорядочное движение электронов в проводнике, вызывающее шумовую э. д. с. или шумовой ток.

Каждое шумящее сопротивление может быть представлено в виде генератора шумового напряжения (рис. 1.3, а) либо в виде генератора шумового тока (рис. 1.3, б). Средний квадрат шумового напряжения (( 4])) или тока ((ш)) вычисляется по следующим формулам:

{ul)AkTRn;{il)AkTgn, (1.2)

где k = 1,39 10 Дж/град - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура. К; и g = \IR - сопротивление и проводимость соответственно; /7ц, - интегральная, энергетическая или шумовая полоса, в пределах которой вычисляют или измеряют шумы.

Phc. 1.3. Эквнвалентная схема шумящего сопротивления - генера.тора напряяения (а) н шумящей проводимости (б)

Рис. 1.4. Эквнвалентная схема шумящего усилительного элемента

В общем случае шумовая аолоса

= j {f)df.

(1.3)

где у (J) - нормированная амплитудно-частотная характеристика системы, но для многокаскадных резонансных усилителей она практически не отличается от полосы на уровне 0,7 максимума.

Обе схемы (рис. 1.3) совершенно равноправны. Однако схема генератора напряжения удобнее, когда нужно объединять несколько Источников шума, включенных последовательно, а схемы генераторов тока удобнее, когда нужно объединять шумы нескольких параллельно включенных источников.

Шумы антенны обусловлены сопротивлением излучения Tj, и сопротивлением потерь Гд. Полное сопротивление

А = а + п.

Сопротивление потерь определяет наприжение термического шума! < 2д) = 4 кТ.г^П^ = 4Г„Гд (1 - г,д) Я^,

где т1д = rjj/r - к. п. д. антенны; - температура, при которой находится антенна (обычно = 293 К, для приближенных расчетов часто принимают Т = 300 К).

Сопротивление излучения определяет напряжение внешних шумов, создаваемых шумами Космоса (гу. при температуре TJ, поглощения в атмосфере (/-J, - при температуре TgJ и теплового излучения Земли (rj. - при температуре Т^:

Полный шум антенной цепи [42]:

(L.4)

где 7 д= Тд (1 - т1д) + (Г^ + Гат^ + Гз) т) - эквивалентная шумовая температура антенны, т. е. температура, при которой находится сопротивление Гд, шумящее так, как шумит реальная антенна; Тд = 293 К; и Т^ могут быть определены из графиков на рис. 1.2. Температура Тз зависит от направления антенны: она максимальна для антенны, направленной на Землю, и мала для антенны, направленной в зенит (порядка 10К).

Относительная шумовая температура показывает, во сколько раз реальная антенна шумит больше, чем шумела бы эта же антенца (т, е; при