2.Interferente

Interferente electromagnetice

Paul BECHET

Cuprins   Parametri calitativi pentru semnalele numerice   Interferente in comunicatiile radio   Clasificarea emisiilor neintentionate   Produse de intermodulatie   Canale perturbatoare suplimentare de receptie   Modele de analiza a intermodulatiilor

SICAS - Universitatea Tehnica Cluj 2

Eficienta spectrala   Eficienţa spectrală este un indicator cu privire la

performanţa spectrala. Din punct de vedere cantitativ se exprimă ca fiind raportul dintre viteza de bit şi banda ocupată.   Unitatea de măsură este bps/Hz (biţi/secundă/Hz).


Eficienta spectrala   Diferenţele în calculul eficienţei spectrale apar din modul în

care este exprimată banda ocupată. În practică apar trei definiţii diferite, astfel:   Banda ocupată este banda de frecvenţă între două nuluri ale

spectrului de putere consecutive, centrată pe frecvenţa purtătoare (null to null bandwidth). În acest caz banda ocupată corespunde lobului principal din spectrul de putere.

  Banda ocupată este diferenţa între frecvenţele pentru care puterea scade cu 3 dB faţă de puterea frecvenţei purtătoare. În această formă banda ocupată este identică cu banda la 3 dB.

  Banda ocupată este banda de frecvenţă în care este concentrată 99% din puterea semnalului. Această formă de definire a benzii ocupate este stipulată în standardele militare (STANAG) şi cele civile impuse de FCC (Federal Communication Commission).


Eficienta spectrala


Eficienta spectrala - CPFSK


Interferenta CoCanal – CCI

  Acest tip de intereferenta defineste efectul produs de un semnal perturbator care are aceeasi frecventa purtatoare ca si semnalul util


Interferenta Canal Adiacent - ACI

  Acest indicator caracterizează capacitatea de a concentra puterea în canalul destinat transmisiei şi de a emite o putere cât mai mică în canalele adiacente.


Interferenta Canal Adiacent - ACI


Probabilitatea de eroare


Mecanismele interferentei electromagnetice intr-o linie radio


Interferenta electromagnetica in cazul unui receptor radio


Clasificarea perturbatiilor


Semnalele emise neintentionat de sistemele de comunicatii

  ITU-R (ECC (02)05 2002):   emisiile false (spurious emission) - emisia unei frecvenţe,

sau mai multor frecvenţe situate în afara lăţimii de bandă necesare, cu un nivel care poate fi redus fără a afecta transmiterea corespunzătoare a informaţiei. Emisiile false includ: emisiile armonice, emisiile parazite, produsele de intermodulaţie şi produsele de conversie a frecvenţelor dar nu includ emisiile din afara benzii.

  emisiile armonice reprezintă emisii false la frecvenţe care sunt multiplii întregi ai frecvenţei centrale de emisie;


Semnalele emise neintentionat de sistemele de comunicatii   ITU-R (ECC (02)05 2002):

  emisiile parazite sunt emisii false generate accidental, la frecvenţe care sunt independente atât de frecvenţa purtătoare sau frecvenţa caracteristică a unei emisii cât şi de frecvenţele oscilaţiilor rezultate din generarea purtătoarei sau frecvenţei caracteristice.

  produsele de intermodulaţie sunt emisii false rezultate în urma procesului de intermodulaţie dintre:   oscilaţiile frecvenţelor purtătoare, armonice, sau caracteristice ale

emisiei sau oscilaţiile rezultate în procesul de generare al frecvenţei purtătoare

  oscilaţiile de aceeaşi natură ale uneia sau mai multor emisii, produse de acelaşi sistem, de alte emiţătoare (semnale cuplate prin intermediul antenei) sau de alte sisteme de emisie;



  ITU-R (ECC (02)05 2002):   produsele de conversie a frecvenţei sunt emisii false,

care nu includ emisiile armonice, aflate la frecvenţe sau multiplii întregi, sume sau diferenţe ale multiplilor oscilaţiilor generate în procesul de producere a frecvenţei purtătoare sau caracteristice;

  emisiile din afara benzii (OOB – Out Of Band emission) reprezintă emisii ale unei frecvenţe sau mai multor frecvenţe, care rezultă din procesul de modulaţie, situate în afara lăţimii de bandă necesare, dar care nu conţine emisii false;



  ITU-R (ECC (02)05 2002):   emisiile nedorite sunt atât emisii false cât şi emisii

OOB;   domeniul emisiilor OOB (al unei emisii) reprezintă

domeniul de frecvenţe situat imediat în afara lăţimii de bandă necesare, în care emisiile OOB predomină şi care exclude domeniul emisiilor false;

  domeniul emisiilor false (al unei emisii) reprezintă domeniul de frecvenţe situat dincolo de domeniul emisiilor OOB, în care, în general, predomină emisiile false.


Semnalele emise neintentionat de sistemele de comunicatii   ITU-R (ECC (02)05 2002):

  emisiile parazite sunt emisii false generate accidental, la frecvenţe care sunt independente atât de frecvenţa purtătoare sau frecvenţa caracteristică a unei emisii cât şi de frecvenţele oscilaţiilor rezultate din generarea purtătoarei sau frecvenţei caracteristice.

  produsele de intermodulaţie sunt emisii false rezultate în urma procesului de intermodulaţie dintre:   oscilaţiile frecvenţelor purtătoare, armonice, sau caracteristice ale

emisiei sau oscilaţiile rezultate în procesul de generare al frecvenţei purtătoare sau caracteristice;

  oscilaţiile de aceeaşi natură ale uneia sau mai multor emisii, produse de acelaşi sistem, de alte emiţătoare (semnale cuplate prin intermediul antenei) sau de alte sisteme de emisie;


Surse si generarea interferentelor   Canalul principal de recepţie (cp) este reprezentat de

caracteristica amplitudine frecvenţă formată pe calea de recepţie, în banda de lucru, necesară pentru prelucrarea semnalului util recepţionat.

  Canalele secundare de recepţie sunt reprezentate de canalele de recepţie a semnalelor perturbatoare situate în afara benzii de frecvenţă a canalului principal. Ca şi radiaţiile secundare, pot fi:   concentrate (csc)   dispersate (csd)


Surse si generarea interferentelor   Radiaţiile principale (rp) sunt radiaţiile de câmp

electromagnetic necesare pentru transmiterea informaţiei   Radiaţiile secundare sunt radiaţiile echipamentelor

radioelectronice care nu sunt necesare pentru transmiterea informaţiei:   radiaţii secundare concentrate - rsc (situate în jurul benzii de

frecvenţă a semnalului util)   radiaţii secundare dispersate - rsd (ocupând intervale dispersate

pe axa frecvenţelor).


Surse si generarea interferentelor   rp cp (radiaţia principală ajunge în canalul principal de

recepţie);   rp csc (radiaţia principală ajunge într-un canal de recepţie

secundară concentrat);   rp csd (radiaţia principală ajunge într-un canal de recepţie

secundară dispersat);   rsc cp (radiaţia secundară concentrată ajunge în canalul

principal de recepţie);   rsd cp (radiaţia secundară dispersată ajunge în canalul

principal de recepţie);   rsd csd (radiaţia secundară dispersată ajunge în unul sau mai

multe dintre canalele de recepţie secundare dispersate).


Surse si generarea interferentelor


Produsele de intermodulatie   Produsele de intermodulaţie (PIM) sunt realizate în

dispozitive neliniare atunci când două sau mai multe semnale interacţionează, ca urmare a prelucrării simultane.   Un efect secundar al acestei prelucrări îl constituie generarea de noi

semnale nedorite, a căror amplitudine şi frecvenţă sunt în strictă dependenţă de amplitudinile şi frecvenţele semnalelor de la intrare precum şi de caracteristicile etajului.

  Produsele de intermodulaţie obţinute pot conduce la apariţia de interferenţe în alte sisteme de recepţie atunci când se suprapun spectral peste frecvenţele semnalelor de recepţie sau peste alte frecvenţe la care receptoarele sunt susceptibile (cum ar fi de exemplu, frecvenţa imagine sau frecvenţele intermediare).


Produsele de intermodulatie


Ordinul produselor de intermodulatie

  fIMk – este frecvenţa unuia dintre produsele de intermodulaţie de ordinul k;

  k – este ordinul produsului de intermodulaţie;   fi – este frecvenţa fundamentală a semnalului cu numărul i

de la intrare;   ni – numărul armonicei frecvenţei fi.


Ordinul produselor de intermodulatie   Putem vorbi de produse de intermodulaţie de

ordinul 2 ca urmare a combinării a două fundamentale (fIM2=f1–f2; fIM2=f1+f2).

  Prin combinarea a trei fundamentale se obţin produse de intermodulaţie de ordinul 3 (fIM3=f1+f2+f3; fIM3=f1+f2–f3 …)   Produse de intermodulaţie de ordinul 3 se pot obţine şi în

cazul în care în dispozitiv se introduc doar două frecvenţe, prin combinarea fundamentalei unui semnal cu armonica a doua a celuilalt.


Parametrii produselor de intermodulatie

  nivelul fundamentalelor [dBm] – este nivelul componentelor spectrale ale semnalelor originale măsurat la ieşirea circuitului neliniar;

  nivelul produselor de intermodulaţie – reprezintă nivelul componentelor spectrale obţinute prin combinarea fundamentalelor şi armonicelor semnalelor de intrare [dBm]   Cele mai importante produse de intermodulaţie (PIM) sunt

cele de ordin 2 şi 3;


Parametrii produselor de intermodulatie   rapoartele nivelurilor purtătoarelor pe nivelurile

produselor de intermodulaţie sunt definite pentru fiecare ordin al produsului de intermodulaţie în condiţiile în care semnalele de la intrare au acelaşi nivel. Se măsoară în dB;

  punctele de intercepţie: reprezintă punctele teoretice din planul caracteristicii Pin/Pout în care nivelurile produselor de intermodulaţie de un anumit ordin sunt egale cu nivelul componentei fundamentale;

  punctul de compresie de 1 dB reprezintă nivelul semnalului la care amplitudinea măsurată este cu 1 dB mai mică decât nivelul de saturaţie (ITU-R 2002)



  gama dinamică fără intermodulaţii (DIMF – InterModulation-Free Dynamic range) a receptorului (sau analizorului spectral) reprezintă domeniul de operare dintre nivelul zgomotului din receptor şi nivelul individual a două semnale care generează un produs de intermodulaţie de ordinul trei, egal cu nivelul zgomotului.   Pentru un punct de intercepţie dat şi o caracteristică de

zgomot, valoarea va depinde de banda de trecere a receptorului.


Interferente datorate produselor de intermodulatie

  Produsele de intermodulaţie vor conduce la apariţia de interferenţe în receptoarele aflate în aria de acoperire, dacă PIM vor avea niveluri comparabile cu semnalul de recepţie dorit şi dacă frecvenţa PIM se află în lăţimea de bandă de recepţie.

  In cazul a două semnale, în interiorul benzii se obţin următoarele produsele de intermodulaţie :   PIM de ordinul 3: 2fT1–fT2=fR±BR   PIM de ordinul 5: 3fT1–2fT2=fR±BR   PIM de ordinul 7: 4fT1–3fT2=fR±BR


Interferente datorate produselor de intermodulatie   Semnalele care pot produce interferenţe în interiorul benzii, ca

urmare a PIM care apar în urma combinării a trei semnale, sunt cele de ordin 3, 5 şi 7:   PIM de ordinul 3: fT1–fT2+ fT3=fR±BR

  PIM de ordinul 5: 2fT1–2fT2+ fT3=fR±BR 3fT1–fT2– fT3=fR±BR

  PIM de ordinul 7: 2fT1–3fT2+ 2fT3=fR±BR 3fT1–3fT2–fT3=fR±BR 3fT1–2fT2– fT3=fR±BR

  fTi este frecvenţa de emisie a sursei i;   fR – este frecvenţa receptorului;   BR – lăţimea de bandă a canalului de recepţie.


Canalul suplimentar de receptie imagine


Identificarea produselor de intermodulatie

Canale perturbatoare suplimentare de receptie   Receptoare supradina

  Receptoare infradina

  f0 este frecvenţa de acord a receptorului afectat de interferenţe;   fi – prima frecvenţă intermediară a receptorului;   n, m = 1,2,…, 5,……..


Analiza intermodulatilor la receptie – (dupa ITU-R SM1134-1)

  Conditiile ca produsul de intermodulatie sa produca interferenta:   fR -0.5BR≤fPIM≤fR+0.5BR

  PS-PIMP<A   fR – frecventa pe care este acordat receptorul   fPIM – frecventa produsului de intermodulatie   BR – banda de trecere a receptorului   PS – puterea semnalului util   PIMP – puterea produsului de intermodulatie   A – marja de protectie la actiunea interferentei co-canal



  Puterea produsului de interferenta de ordin 3 PPIM3 =2(P1－β1)+(P2－β2)－K21

  P1, P2 – puterile semnalelor de interferenta la frecventele fT1si fT2;

  PPIM3 – puterea produsului de intermodulatie de ordinul 3 la frecventa receptorului fR= 2fT1–fT2;

  β1 si β2 – parametrii de selectivitate in frecventa la deviatiile Δf1 si Δf2 fata de frecventa de operare fR a receptorului;

  K21 – coeficient de intermodulatie de ordinul 3   β(Δf)=60lg[1+(2Δf /BR)2]

  BR – banda de trecere a receptorului



  In cazul produsului de interferenta de ordin 3 PIM3=2fT1–fT2 rezulta:

  fR -0.5BR≤fPIM≤fR+0.5BR

  PS-PPIM3<A

  PPIM3 =2(P1－β1)+(P2－β2)－K21

  2P1+P2-PS>R0

  R0=-A+2β1+β2+K21


2.Interferente

Documents

Transcript of 2.Interferente