Тема 5. Анализ канала связи. Вариант 7

Канал – среда распространения, соединяющий передатчик и приемник.

Передающая антенна – устройство, преобразующее электрический сигнал в электромагнитное поле. Приемная-наоборот.

Анализ канала связи и его результат, бюджет канала, состоят из вычисления и табули­рования полезной мощности сигнала и паразитной мощности шума в приемнике. Бюджет канала — это расчет баланса потерь и прибыли; он определяет подробное со­отношение между ресурсами передачи и приема, источниками шума, поглотителями сигнала и результатами процессов, выполняемых в канале.

При оценке производительности системы наибольший интерес представляет такой пара­метр, как отношение сигнал/шум (signal-to-noise ratio — SNR), причина — это основной фактор, определяющий возможность обнаружения сигналов при шуме с прием­лемой вероятностью ошибки.

Коэффициент шума F (или шум-фактор) связывает значение параметра SNR на входе сети со значением на выходе.

Усиление принятой антенны G – показывает, насколько уровень наводимого в этой антенне сигнала превышает уровень сигнала на эталонной антенне.

Ширина полосы пропускания – полоса частот в пределах, которой неравномерность частотных характеристик не превышает заданной.

Эффективная температура   Т° — это параметр, моделирующийрезультат воздействия различных источников шума.

Эффективная шумовая температура  – температура, вызванная излучением окружающей среды антенну в отсутствии источника и тепловыми потерями в облучаемой системе.

 

Условие задачи:

Шум-фактор предварительного усилителя приемника равен 13 дБ, усиление равно 60 дБ, а ширина полосы — 2 МГц. Температура антенны — 490 К, мощность входного сигнала — 10^-12 Вт.

а) Найдите эффективную температуру (в К) предварительного усилителя.

б) Найдите температуру системы (в К),

в) Найдите выходное SNR (в дБ).

Дано:

F = 13 дБ, где F – шум-фактор предварительного

усилителя приемника;

G = 60 дБ, где G – усиление принятой антенны;

W = 2 МГц = 2·10⁶ Гц, где W – ширина полосы;

 = 490 К, где   - температура антенны;

= 10^-12 Вт, где  – мощность входного сигнала.

Найти:

а)  Эффективную температуру (в К) предварительного усилителя

 -?

б) Температуру системы (в К)  -?

в) Выходное SNR (в дБ) -?

Решение:

а)

1) В данной работе нам необходимо определить эффективную температуру (в К) предварительного усилителя . Для этого используем формулу приведенную ниже:

где F – шум-фактор предварительного усилителя приемника;

  — эталонная температура источника, .

2) В данной формуле (1) значение шум-фактора F дано в дБ, для решения задачи сначала нам следует перевести дБ в разы. Для этого используем формулу с применением десятичного логарифма:

   (2),

где n – значение в децибелах, m – отношение в разах.

 Значение шум-фактора F находим по формуле (2):

3) В формулу (1) подставляем значения T₀^о и  F, находим эффективную температуру:

Ответ:  эффективная температура   .

 

б)

1)Для решения данной задачи определяем температуру системы  по формуле приведенной ниже:

где   - температура антенны;

   – эффективная температура.

2) Использую формулу (3) и, подставляя численные значения и , находим значение :

Ответ:   температура системы .

 

в)

1) Для определения выходного SNR будем использовать следующую основную формулу, приведенную ниже:

где  – мощность выходного сигнала,

 – шум, поступающий с вы­хода сети в нагрузку.

2) В формуле (4) имеются неизвестные величины  и , найдем их, используя следующие формулы:

где G – усиление принятой антенны;

 – мощность входного сигнала.

где G – усиление принятой антенны;

k – постоянная Больцмана, ;

 – температура системы;

W – ширина полосы.

3) Значение усиления G дано в дБ, для решения нам следует перевести дБ в разы. Используя формулу (2) находим усиление G:

 

Подставляя значение  и , вычисляем мощность выходного сигнала  по формуле (5):

4) Вычисляем , использую формулу (6):

5) Используя основную формулу (4), определяем выходной SNR:

6) Вычисляем значение выходной SNR в дБ, используя формулу (2):

Ответ:

 

Заключение

В данной работе мы находили эффективную температуру (в К) предварительного усилителя . Для этого использовали формулу приведенную ниже:

где F – шум-фактор предварительного усилителя приемника;

  — эталонная температура источника, .

Температуру системы  находили по следующей формуле:

где   - температура антенны;

   – эффективная температура.

Для определения выходного SNR использовали следующую формулу:

где  – мощность выходного сигнала,

 – шум, поступающий с вы­хода сети в нагрузку.