Потенциальная помехоустойчивость приема непрерывных сигналов

Определения. Минимально возможное значение средне-квадратической ошибки при заданных условиях пере­дачи (заданных сигналах, помехах, модели канала связи) опре­деляет потенциальную помехоустойчивость приема непрерывных сигналов. Она дает предельно возможную точность восстановле­ния первичного сигнала. Поскольку физически означает мощность помехи, расчет потенциальной помехо­устойчивости сводится к вычислению минимально возможной мощности помехи на демодуляторе.

Выигрыш демодулятора. В любом демодуляторе отношение сигнал-помеха на выходе зависит не только от качественных показателей демодулятора, но и от отношения сигнал-помеха на его входе. Объективная закономерность: чем меньше помех на входе, тем меньше их и на выходе, поэтому в общем случае помехоустойчивость систем передачи непрерывных сигналов более удобно оценивать выигрышем в отношении сигнал-помеха.

Расчетные формулы выигрыша оптимального демодулятора для различных видов модуляции при помехе в виде аддитивного белого гауссовского шума приведены в таблице.

Выигрыш демодулятора при оптимальном приеме.

В широкополосных видах модуляции (ЧМ, ФМ, ФИМ и др.) выигрыш может быть намного больше единицы и резко возрас­тает при расширении спектра модулированного сигнала (кубиче­ская зависимость от коэффициента расширения полосы). В свя­зи с этим для увеличения выигрыша следует повышать девиацию частоты угловых модуляций или уменьшать длительность им-шульса несущей импульсных модуляций.

Значительный выигрыш при широкополосных модуляциях объясняется в основном когерентным сложением в демодуляторе спектральных составляющих сигнала при некогерентном сложе­нии составляющих помех. Так, при когерентном сложении 12 оди­наковых составляющих сигнала и помехи амплитуда сигнала уве­личится в 12 раз, мощность соответственно в 144 раза, мощ­ность помех при этом возрастает только в 12 раз.

Таким образом, порогом по­мехоустойчивости демодулятора является минимальное отноше­ние сигнал-помеха на его вхо­де, ниже которого система свя­зи с заданной модуляцией те­ряет преимущества по помехоус­тойчивости (высокий выигрыш). Именно пороговый эффект ограничивает возможности широко­полосных модуляций в повышении качества передачи непрерыв­ных сигналов.

Методы снижения порога помехоустойчивос­ти. В настоящее время разработаны и внедрены в основном ме­тоды снижения порога помехоустойчивости для системы связи с ЧМ ввиду широкого ее распространения. Поскольку порог насту­пает при определенной мощности помехи на входе демодулятора, естественно, уменьшение мощности помехи при неизменной мощ­ности сигнала обеспечит работу демодулятора выше порога.

Следящий фильтр. Схема его включе­ния в тракт промежуточной частоты ЧМ. приемника показана на рисунке.

Для перестройки средней частоты фильтра используются реак­тивные управляемые элементы (варикапы, реактивные транзисто­ры и др.). Управляющее напряжение на них подается с выхода демодулятора. Мощность помех на вы­ходе следящего фильтра снижается примерно в Мчм раз, что ве­дет к понижению порога на 5...7 дБ.

Структурные схемы демодуляторов ЧМ с пониженным порогом помехоустойчивости:

а) – со следящим фильтром; б) – с обратной связью по частоте.