Помехи
Помехой называется нежелательное электрическое и (или) магнитное воздействие на систему или ее часть, которое может привести к искажению хранимой, преобразуемой, передаваемой или обрабатываемой информации.
По происхождению помехи подразделяются на:
- непреднамеренные помехи естественного происхождения (космические и атмосферные помехи, шумы антенных систем и внутренние шумы приемников);
- непреднамеренные помехи искусственного происхождения;
- организованные помехи, которые могут быть активными и пассивными.
Последний вид помех, в свою очередь, подразделяется на две группы: маскирующие помехи и имитирующие помехи. Маскирующие помехи создают шумовой фон, на котором трудно выделить полезный сигнал. Имитирующие помехи являются подделкой полезных сигналов по одному или нескольким параметрам.
По месту возникновения различают помехи внутренние и внешние. К внутренним шумам можно отнести шумы, наводки и помехи от рассогласования.
Шум — это флуктуационный процесс, связанный с дискретной природой электрического тока и представляющий собой последовательность очень коротких импульсов, появляющихся хаотически в большом количестве.
Различают разнообразные виды шумов: тепловой, полупроводниковый, дробовой и т.д. Тепловой шум возникает в проводниках за счет теплового хаотического движения электронов. Полупроводниковый — вследствие статического характера процесса генерации-рекомбинации пар электронов и дырок. Дробовой шум возникает вследствие случайного характера преодоления носителями тока потенциальных барьеров, например электронно-дырочных переходов.
Наводка — это помеха, возникающая вследствие непредусмотренной схемой и конструкцией рассматриваемого объекта передачи по паразитным связям напряжения, тока, заряда или магнитного потока из источника помехи в рассматриваемую часть объекта. Под паразитной связью при этом следует понимать связь по электрическим и (или) магнитным цепям, появление которой не было предусмотрено конструктором. В зависимости от физической природы элементов паразитных электрических цепей, различают паразитную связь через общее полное сопротивление, емкостную паразитную связь, паразитную связь через взаимную индуктивность (индуктивную паразитную связь) и др.
В зависимости от того, является ли источник помех, вызывающих наводку, частью объекта, различают соответственно внутреннюю и внешнюю наводки.
Помеха от рассогласования представляет собой нежелательный переходный процесс в рассматриваемой цепи объекта, содержащей участки с распределенными и сосредоточенными параметрами, который возникает вследствие рассогласования между неоднородными участками.
Наводки и помеха от рассогласования могут возникать не только в сигнальных цепях, но и в цепях питания и заземления.
По характеру протекания процесса во времени различают помехи импульсные и флуктуационные.
К внешним помехам относятся промышленные (индустриальные), от радиопередатчиков, атмосферные и космические.
Индустриальные помехи можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся устройства, генерирующие относительно регулярные электромагнитные колебания, не предназначенные для излучения, такие как медицинские высокочастотные установки, различного рода промышленные агрегаты, системы развертки и др. Помехи, излучаемые такими источниками, как на основной частоте, так и на гармониках, представляют собой колебания, близкие к гармоническим.
К источникам второй группы относятся различные электрические устройства, не вырабатывающие периодических электромагнитных колебаний. К ним относятся линии электропередач, системы зажигания двигателей внутреннего сгорания, высокочастотная аппаратура для дуговой сварки, газоразрядные устройства, индукционная и переключающая аппаратура и др. На частотах, превышающих 30 МГц, индустриальные помехи, порождаемые системами зажигания, обычно преобладают над помехами, создаваемыми другими источниками. На частотах ниже 30 МГц преобладающими являются помехи, порождаемые линиями электропередач.
По предсказуемости времени появления и формы различают случайные (стохастические) и регулярные помехи.
По результатам воздействия на полезный сигнал различают помехи аддитивные и мультипликативные.
Аддитивная помеха не зависит от сигнала и вызывается сторонним возмущением поля, которым передается сигнал по каналу связи.
Мультипликативная помеха обусловлена сторонним изменением коэффициента передачи канала связи.
В общем виде влияние помехи x на передаваемый сигнал может быть выражено следующим оператором:
c = V(s,x)
В том частном случае, когда оператор вырождается в сумму c = s + x, помеха x называется аддитивной. Аддитивную помеху часто называют шумовой. Если же оператор V может быть представлен в виде c = Vs, где случайный процесс V(t) неотрицателен, то помеху V называют мультипликативной. Если V — медленный (по сравнению с s) процесс, то явление, вызываемое мультипликативной помехой, носит название замирания (фединг).
В более общем случае при одновременном наличии аддитивной и мультипликативной помех удобно записать в следующем виде:
c = Vs + x
С физической точки зрения случайные помехи порождаются различного рода флуктуациями, которыми в физике называют случайные отклонения тех или иных физических величин от их средних значений.
Внешние помехи объектам безотносительно первоисточника их возникновения можно подразделить на помехи от сети питания, из внешних линий связи, от разрядов электрических зарядов и от электромагнитных полей излучения.
Помехи из сети питания переменного тока в свою очередь можно подразделить на импульсные помехи, провалы и перенапряжения.
Провал напряжения в сети питания переменного тока — это помеха, в течение действия которой значение амплитуды напряжения в сети в каждом полупериоде частоты переменного тока становится меньше регламентированного минимально допустимого значения.
Перенапряжение в сети питания переменного тока — это помеха, в течении действия которой значение амплитуды напряжения в сети в каждом полупериоде частоты переменного тока превышает регламентированное максимально допустимое значение.
Импульсные помехи из сети питания можно подразделить на симметричные и несимметричные.
Напряжение симметричных помех приложено между фазными проводами питающей сети, а несимметричных — между фазным проводом и землей.
Под помехами из внешних линий связи подразумеваются помехи, попадающие в аппаратуру рассматриваемого объекта из линий связи с устройствами, не являющимися частями объекта.
Наиболее характерными помехами из внешних линий связи являются симметричные и несимметричные импульсные помехи и помехи от неэквипотенциальности точек заземления.
 Рис. 14.1. Возникновение напряжения помехи от неэквипотенциальности точек заземления |
Напряжение помехи от неэквипотенциальности точек заземления приложено между точками заземления отдельных устройств. Если связи между устройствами являются гальваническими и обратные провода связи соединены с корпусами устройств, то это напряжение оказывается приложенным к обратному проводу связи (рис. 14.1).
