635_Nosov_V.I._Optimizatsija_parametrov_setej__

зоны – сельская, пригородная и городская); внутренних шумов приемника, пересчитанных к его входу; космических шумов.

На рис.2.23, 2.24 [2.14, 2.15] представлены типичные распределения напряженности поля атмосферных, космических и индустриальных шумов, полученных экспериментальным путем для различных районов при разных значениях среднеквадратического отклонения .

Согласно рис.2.23 в ОВЧ диапазоне собственные шумы приемника и космические шумы много меньше мощности шумов искусственного происхождения даже для сельской местности, поэтому при расчетах Еш (50) (2.36) их влиянием можно пренебречь.

Рис. 2.23. Обобщенные данные об источниках электромагнитного шума и его уровнях

Приведенные на рис.2.23, 2.24 зависимости внешних шумов от частоты сняты в полосе 1 кГц, поэтому для получения величин напряженности поля шумов для различных видов модуляции при передаче сигналов звукового радиовещания необходимо знать эквивалентную (энергетическую) шумовую полосу приемника, которая согласно [2.16] равна

где f0 – средняя частота полосы пропускания приемника рис.2.25.

Еш , дБ

-10

Город

Пригород

-20

Село

-30

Рис.2.24. Медианные значения суммарной напряженности шумов

Согласно рис.2.25 для определения шумовой полосы пропускания приемника необходимо знать форму его амплитудно-частотной характеристики K(f). Согласно нормам в приемнике должно быть обеспечено условие малой ( < 1 дБ) неравномерности АЧХ в полосе занимаемой сигналом Пс , т.е. в этой полосе АЧХ можно считать неизменной.

Изменение затухания за полосой сигнала определяется качеством изго-

30 дБ/кГц. С учетом принятых обозначений АЧХ приемника можно записать

В таблице 2.1 приведены результаты расчета Пш по (2.37) с учетом (2.38) и рис.2.25 для затухания сигнала

93

0 1 / K(f) - 60 дБ.

K(f)/K(f0)

Пс

1

Пш

f - f0

0

Рис.2.25 Определение шумовой полосы приемника.

Таким образом, при расчете суммарной напряженности шумов (2.36) необходимо учитывать шумовую полосу приемника, причем полоса пропускания приемника берется примерно на 10 % больше полосы занимаемой сигналом для обеспечения норм на допустимые неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ.

Результаты расчета шумовой полосы приемника Пш. Таблица 2.1.

пряженность шумов (2.36) с учетом шумовой полосы приемника можно записать

Полоса занимаемая сигналом, определяется видом модуляции и верхней частотой модулирующего сигнала Fв. При частотной модуляции

94

где fд – девиация частоты равная 50 или 75 кГц для разных систем звукового радиовещания;

Fв = 15 кГц при монофоническом и 46,2 кГц при стереофоническом радиовещании с полярной модуляцией.

При амплитудной модуляции:

Пс = 2 Fв при АМ ДБП моно,

Пс = 2 Fв при АМ ОБП стерео.

Для определения минимальной используемой напряженности поля (2.35) еще необходимо определить величину выигрыша в отношении сигнал/шум на выходе приемника по сравнению с отношением сигнал/шум на входе приемника. Этот параметр определяется видом модуляции и обработкой сигнала на приемной и передающей сторонах.

При частотной модуляции выигрыш относительно амплитудной модуляции обусловлен более широкой занимаемой полосой частот (2.40, 2.41) т.е. происходит как бы «обмен» полосы на помехоустойчивость и величина выигрыша [2.9]:

Как при частотной, так и при амплитудной модуляции выигрыш в отношении сигнал/шум получается при введении предыскажающего и восстанавливающего контуров (так называемые частотные или линейные предыскажения) и наличии псофометрического взвешивания шумов из-за разной чувствительности человеческого уха к различным частотным составляющим. Эффект взвешивания учитывается псофометрической кривой рис.2.13, где кривая 1 соответствует Рекомендации Р.53 МККТТ, а кривая 2 – Рекомендации 468-2 МККР.

Если выполнить электрический фильтр, коэффициент передачи которого Кпс(F) будет соответствовать псофометрической кривой, то при измерении помех с энергетическим спектром G(F), прошедших через такой фильтр, получим величину мощности помех, называемой «взвешенной». Эта мощность будет аналогична той, которая получается при слуховом восприятии. Таким образом, взвешенная мощность шумов

95

Результаты расчетов псофометрических коэффициентов по (2.46) для различных условий сведены для амплитудной модуляции в таблицу 2.2, а для частотной модуляции в таблицу 2.3.

Значения коэффициентов для амплитудной модуляции, дБ

Для увеличения помехоустойчивости приема вещательных сигналов используется их предыскажение на передающей стороне и восстановление на приемной. Определим выигрыш от использования предыскажений согласно

97

методике использованной при определении псофометрического коэффициента. Частотная характеристика восстанавливающей цепи

где - постоянная времени восстанавливающей цепи.

По аналогии с (2.46) расчет коэффициента восстановления предыскажений Квп проведем по выражению

Результаты расчетов коэффициента восстановления предыскажений для разных видов модуляции сведены в таблицы 2.2 и 2.3.

На приемном конце сначала производится восстановление предыскажений а затем псофометрическое взвешивание шумов, следовательно необходимо рассматривать суммарное действие этих двух устройств, определяемое суммарным коэффициентом К

Результаты расчетов суммарного коэффициента для разных видов модуляции сведены в таблицы 2.2 и 2.3.

Из таблиц 2.2 и 2.3 следует, что при использовании цепи восстановления необходимо расчет К производить по (2.49) так как расчет по выражению

К = Кпс + Квц , дБ ,

где Кпс и Квц рассчитаны для случая раздельного подсчета действия восстанавливающего контура и псофометрического фильтра, дает не совсем точный результат (последняя колонка в рассматриваемых таблицах).

Для определения выигрыша в отношении сигнал/шум (2.33) от введения восстанавливающей цепи и псофометрического взвешивания воспользуемся результатами полученными по (2.49) учитывая что = - К , дБ.

98

Для определения минимальной используемой напряженности поля (2.35) необходимо знать отношение сигнал/шум на выходе приемника, при котором обеспечивается требуемое качество приема. Согласно [2.13] это отношение равно 60 дБ для приемников высшего класса и 50 дБ для приемников первого и второго классов. При дальнейших расчетах будем использовать нормы для приемников первого и второго классов. Теперь определим минимально используемую напряженность поля (2.35), учитывая полученные значения отношения сигнал/шум на выходе приемника (Uс/Uш)вых, Еш (2.39) с учетом рис.2.24 и полосы занимаемой сигналом (2.40, 2.41)

При частотной модуляции в необходимо учесть выигрыш от вида модуляции чм (2.42). Результаты расчетов Емин для различных: видов модуляции; систем звукового вещания (моно, стерео); постоянных времени восстанавливающей цепи; псофометрических кривых; Fв на частоте 70 МГц приведены в таблице 2.4.

Значение Емин , дБ для различных видов модуляции

В таблице 2.5 приведены рассчитанные по предложенной методике значения Емин и полученные в [2.13] по другой методике (эти значения указаны в скобках), для: частотной модуляции; постоянной времени цепи вос-

99

становления = 50 мкс; псофометрической кривой по Рек. 468–2; Fв = 15000 Гц.

Рассчитанные значения Емин, дБ для =50 мкс, Рек. 468-2, Fв=15 кГц (в скобках указаны значения полученные в [2.4])

Из таблицы 2.5 следует, что расчетные значения минимальной напряженности поля, полученные по предложенной методике практически не отличаются от результатов, полученных в [2.13] по другой методике. Так, если учесть, что граница зоны вещания радиовещательных передатчиков проходит, как правило, по сельской местности, то это расхождение не превышает 1.63 дБ. Необходимо отметить, что разработанная методика по сравнению с методикой приведенной в [2.13], отличается простотой и легко может быть использована для расчетов при любых видах модуляции и системах вещания.

Из таблицы 2.4 следует, что минимальная напряженность поля, необходимая для обеспечения качественного приема в зоне обслуживания радиовещательного передатчика, для предлагаемой системы вещания с АМ ОБП почти не отличается от минимальной напряженности поля, необходимой в системе вещания с ЧМ – расхождение находится в пределах 2 дБ и только в некоторых случаях достигает 4...5 дБ. Если при моно вещании Емин для АМ

ОБП, как правило, превышает значения Емин для ЧМ, то при стерео вещании Емин для ЧМ требуется большее, чем для АМ ОБП.

Таким образом, анализ полученных результатов показывает, что минимальные напряженности полей для разрабатываемой системы с АМ ОБП почти не отличаются от таковых для системы с ЧМ, что дает возможность утверждать, что зоны обслуживания радиовещательных передатчиков в этой системе будут не меньше, чем в существующей системе с ЧМ.

2.7 Определение величины защитного отношения при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков.

Разработанная методика может быть использована для определения величины защитного отношения Азо при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков, т.е. при работе полезного и мешающего передатчиков в совмещенных каналах. Рассматриваемое значение защитного отношения при условии, что спектральные характеристики мешающего сигнала и шума примерно одинаковы, можно определить из формулы

100

где - выигрыш от использования восстанавливающей цепи, псофометрического взвешивания и вида модуляции.

Анализ предложенной методики определения минимальной напряженности поля показал, что (2.51) с учетом (2.33, 2.34) можно записать в виде

где Пм - полоса частот, занимаемая мешающим сигналом, определяется по (2.40, 2.41). Необходимо учесть, что в случае когда полоса мешающего сигнала больше полосы полезного сигнала, в (2.52) необходимо подставлять полосу полезного сигнала. Для проверки правильности предложенной методики определим Азо для известных [2.4] систем звукового радиовещания с частотной модуляцией.

Предположим, что полезный и мешающий передатчики используют: ЧМ; восстанавливающую цепь с постоянной времени 50 мкс; псофометрическое взвешивание по рек. 468-2; девиацию частоты 50 кГц; полосу сигнала определяемую по (2.40); выигрыш от использования ЧМ, определяемый по (2.42); Емин , определяемую по (2.50); Еш (50), определяемую по рис.2.24, тогда в соответствии с (2.52):

при ЧМ моно - Азо = 33,8 дБ, норма МККР - 32 дБ ;

при ЧМ стерео - Азо = 43,3 дБ, норма МККР - 41 дБ.

Полученные результаты показали, что предлагаемая методика позволяет с высокой степенью точности определить и величину защитного отношения при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков. Результаты расчетов защитного отношения при совпадающих несущих частотах полезного и мешающего передатчиков для различных видов модуляции приведены в таблице 2.6.

Из таблицы 2.6 следует, что результаты расчетов величин защитных отношений в совмещенных каналах по предлагаемой методике с высокой степенью точности совпадают с рекомендациями МККР ( они указаны в скобках ) на защитные отношения при частотной модуляции.

101