Импульсные помехи

Кроме флуктуационных и сосредоточенных по спектру помех в каналах радиосвязи действуют импульсные помехи. В диапазо­не частот ниже 15 МГц основной причиной, порождающей им­пульсные помехи, являются грозовые разряды. В более высоко­частотных диапазонах импульсные помехи создаются промыш­ленными установками, другими радиоэлектронными средствами, а также специальными импульсными генераторами.

Основными методами борьбы с импульсными помехами при приеме дискретных сигналов являются амплитудное ограничение, применение усилителей с переменным коэффициентом усиления и фильтром, а также использование согласованных фильтров, интегрального приема и корректирующих кодов. При использовании метода амплитудного ограничения может применяться неглубокое и глубокое ограничение импульсной по­мехи. При неглубоком ограничении приемное устройство содер­жит широкополосный усилитель, двухсторонний амплитудный ог­раничитель и решающую схему (сокращенно ШОР). Уровень ог­раничения выбирается выше максимального значения суммарного напряжения сигнала и флуктуационной помехи. Это позволяет приемнику при отсутствии импульсной помехи работать в режиме линейного усиления и лишь при появлении импульсной помехи переходить в нелинейный режим.

Информационные сигналы следует выбирать максимально от­личающимися по форме от импульсных помех, при этом сигналы должны иметь малый пик-фактор. В этом случае облегчается автоматическое регулирование уровня ограничения. В каналах, где действуют сосредоточенные помехи, схему ШОР применять нецелесообразно в силу ее сильной чувствительности к такому виду помех.

При использовании метода глубокого амплитудного ограниче­ния в приемнике необходимо применять широкополосный усили­тель, двухсторонний ограничитель, узкополосный усилитель и второй двухсторонний ограничитель (сокращенно ШОУО). Здесь не нужна автоматическая регулировка уровня ограничения, что упрощает схему.

Широкая полоса усилителя позволяет сохранить минималь­ным участок поражения сигнала импульсной помехой, поскольку полоса согласована с длительностью помехи и ее фронт остается крутым. Напомним, что сужение полосы приводит к ухудшению фронтов импульса и увеличению его длительности, в результате чего пораженный участок сигнала возрастает.

После широкополосного усилителя сигнал и импульсная поме­ха поступают на двухсторонний ограничитель. В фильтре узко­полосного усилителя происходит дальнейшее подавление им­пульсной кратковременной помехи, поскольку фильтр согласован с сигналом по спектру. Чем больше отношение полосы широко­полосного усилителя к полосе узкополосного усилителя, тем боль­ший выигрыш дает схема ШОУО в помехоустойчивости. Однако если длительность импульсов помехи соизмерима с длитель­ностью сигнала или импульсы помехи следуют с большой часто­той, то эффективность схемы ШОУО резко падает.

Рассмотрим применение усилителей с переменным коэффици­ентом усиления и фильтром для борьбы с импульсными помехами.

Короткий импульс помехи в контурах приемника вызывает отклик на их резонансной частоте. В результате на выходе при­емника напряжение импульсной помехи будет иметь вид синусоиды с огибающей помехи, длительность и форма которой опре­деляются параметрами контуров приемника.

Для подавления такой помехи можно применить схему, сос­тоящую из амплитудного выравнивателя, представляющего собой четырехполюсник с переменным во времени коэффициентом уси­ления, и подключенного на его вход фильтра. В зависимости от амплитуды помехи на входе четырехполюсника его коэффициент усиления изменяется так, чтобы амплитуда помехи на выходе че­тырехполюсника в течение длительности информационного сигна­ла оставалась неизменной.

С выхода амплитудного выравнивателя помеха, теперь уже с постоянной амплитудой, и сигнал поступают на фильтр, согласо­ванный со спектром сигнала.

В целом схема усилителя с переменным коэффициентом уси­ления (амплитудным выравнивателем) и фильтром представля­ют собой согласованный фильтр, коэффициент передачи которого должен строго изменяться обратно пропорционально уровню по­мехи. Создать такой согласованный фильтр довольно трудно, по­этому в средствах радиосвязи для борьбы с импульсными помеха­ми применяют более простые схемы, реализующие способ стира­ния части сигнала, пораженного импульсной помехой. К таким схемам, в частности, относится схема мгновенной автоматической регулировки усиления, которая резко уменьшает усиление прием­ника или даже запирает его на время действия кратковременных импульсных помех.

В заключение данной главы отметим, что приемники, опти­мальные для флуктуационных помех, не являются оптимальными для сосредоточенных по спектру и импульсных помех. Создание оптимальных приемников для борьбы с сосредоточенными и им­пульсными помехами связано с выполнением устройств, автома­тически следящих за помеховой обстановкой и приспосабливаю­щихся к ней. Такие приемники называются адаптивными и они могут быть более эффективными, чем оптимальные приемники, при борьбе с флуктуационными помехами.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Приведите классификацию помех.
2. Поясните основные методы борьбы с помехами.
3. Что понимается под оптимальной обработкой сигнала в приёмном устройстве?
4. Какие фильтры называют согласованными?
5. В чём сущность корреляционного метода и всегда ли он эффективен?
6. Когда целесообразно применять метод накопления?
7. Назовите методы борьбы с флуктуационными помехами.
8. Нарисуйте структурную схему «идеального» приёмника В.А. Котельникова.
9. Что такое критерий идеального наблюдателя?
10. Какова структура оптимального приёмника на согласованных фильтрах?
11. Поясните основные методы борьбы с сосредоточенными помехами.
12. Нарисуйте схему следящего коррелятора.
13. Приведите основные методы борьбы с импульсными помехами.
14. Почему адаптивные приёмники более эффективны, чем оптимальные приёмники?

Литература: [ЭУ, 2, 10].