general perturbatii

8/14/2019 general perturbatii

1/22

1.1 GENERALITI

Un sistem de radiocomunicaii asigur transmiterea informaiilor de lasurs la destinatar prin intermediul undelor electromagnetice, care se propag n

mediul nconjurtor cu viteza luminii. O und radio (fig.1.1) este caracterizatde urmtorii parametrii: Amplitudinea vrf la vrf U reprezint distana dintre punctul de

maxim i cel de minim al undei i se msoar n voli; Frecvena f reprezint numrul de repetiii sau cicluri complete ntr-o

perioad dat de timp i se msoar n hertzi; Lungimea de und - - reprezint distana dintre crestele undei i se

msoar n metri.

Fig. 1.1

Produsul f este o constant egal cu viteza de propagare a undei:

83 10 m/sf c (1.1)rezultnd:

m 300 MHz .f (1.2)Din teoria antenelor se tie c eficiena transmisiei energiei sub form de

unde electromagnetice a unui sistem radiant este destul de mare numai daclungimea de und a radiaiei este comparabil cu nlimea efectiv a antenei. Pe

de alt parte, energia radiat de antene se propag n mod diferit, n funcie defrecven.


2/22

Ca urmare, radioemisia cu eficien ridicat i dimensiuni rezonabile aleantenelor se face n gama de frecvene ce se extinde de la aproximativ 10kilohertzi pn la aproximativ 3000 gigahertzi. Conform recomandrilor UIT Uniunea Internaional a Telecomunicaiilor, aceast gam este mprit n

benzi, conform tabelului 1.1. Tabelul 1.1Numrband

Band defrecvene

Denumire dup frecvenenglez romn

Lungime deund

Denumire duplungime de und

4 3-30kHz VLFVery Low Frequency

FJF 100-10km undemiriametrice

5 30-300kHz LFLow Frequency

JF 10-1km undekilometrice

6 0,3-3MHz MFMedium Frequency

MF 10-1hm undehectometrice

7 3-30MHz HFHigh Frequency

IF 10-1dam undedecametrice

8 30-300MHz VHFVery High Frequency

FIF 10-1m undemetrice

9 0,3-3GHz UHFUltrahigh Frequency

UIF 10-1dm undedecimetrice

10 3-30GHz SHFSuprahigh Frequency

SIF 10-1cm undecentimetrice

11 30-300GHz EHFExtremely High Freq.

EIF 10-1mm undemilimetrice

12 300-

3000GHz

- - 1-0,1mm unde

decimilimetricen benzi : limita inferioar exclus, limita superioar inclus

Destinaia diferitelor frecvene i benzi din gama frecvenelor radio (vezifig. 1.2), repartizarea pe ri i zone, sunt reglementate prin Regulamentulradiocomunicaiilor, respectat de rile membre ale UIT. n fiecare ar existorganisme de stat care reglementeaz radiocomunicaiile locale i zonale. Deregul, sunt reglementate: modul de alocare/repartizare a frecvenelor (benzilor),caracteristicile tehnice ale emitoarelor, modalitile de comercializare,instalare i punere n funciune a acestora.

Alocarea unei frecvene se face pe baza unor autorizaii naionale delicen i reprezint doar un prim demers n realizarea unei comunicaii radio. Ound radio ca atare nu transport informaii. Ea reprezint doar o simpldesfurare ritmic a undei continue (CW). Pentru ca o und radio s devin

purttoare de informaii este necesar s realizm modularea sa, adic smodificm unul din parametri purttoarei n ritmul semnalului informaional.


3/22

Fig. 1.2

3


4/22

Cea mai simpl form de modulare a purttoarei este manipularea namplitudine n cod Morse, cu ajutorul unui manipulator telegrafic, care a fostde fapt i prima metod de transmitere, fr fir, a informaiilor.

O alt metod simpl de transmitere a informaiilor analogice areprezentat-o modulaia n amplitudine a purttoarei modul de lucru MA,care are ns unele dezavantaje energetice i spectrale (puterea esteconsumat pentru transmiterea ambelor benzi laterale, care conin aceeaiinformaie i pentru transmiterea purttoarei). Un mod de lucru MA cueficien mai mare presupune transmiterea unei singure benzi laterale MA-BLU, cealalt band i purttoarea fiind suprimate. O astfel de form deund ocup doar jumtate din lrgimea de band a unui semnal MA i existdoar atunci cnd exist semnal modulator, ntreaga putere fiind concentratn banda lateral transmis. O variant a acestui mod de lucru, echivalentmodulaiei de amplitudine, const n transmiterea purttoarei i a unei benzi

laterale, ceea ce permite utilizarea unor scheme simple de detecie.Un alt mod de lucru ce folosete modulaia de amplitudine, const n

transmiterea a dou benzi laterale, dar cu informaii independente, folosindaceeai purttoare.

Un alt parametru al purttoarei, care se poate modifica n funcie desemnalul informaional, este frecvena. Astfel, pentru transmitereainformaiilor analogice se poate utiliza modulaia de frecven - MF. nfuncie de valoarea indicelui de modulaie vom ntlni forme de und MF de

band ngust, utilizate ndeosebi n sistemele de radiocomunicaii militare,

precum i forme de und MF de band larg, utilizate, de exemplu, nradiodifuziunea de nalt fidelitate.Pentru transmiterea informaiilor discrete se folosete, de regul,

manipularea n frecven sau n faz a purttoarei.

1.2 UTILIZAREA BENZILOR DE FRECVENE

Principalele benzi de frecven alocate aplicaiilor cu caracter militar

sunt prezentate n fig. 1.3.

4


5/22

Fig. 1.3Dislocare forelor operaionale n diferite puncte de pe glob poate

afecta capacitatea, dinamica i sigurana comunicaiilor, n particular nOceanul Artic i Nord Atlantic. n aceste zone, comunicaiile radio din gamaHF sunt practic inutilizabile din cauza perturbaiilor atmosferice locale.

Gama VLF (3 30 kHz) poate asigura n astfel de situaii

comunicaii cu un nalt coeficient de siguran. Transmisiile din aceastgam sunt considerate, de regul, transmisii de radiodifuziune; acestea sunttransmisii ntr-un singur sens, fr nevoia de rspuns. Gama VLF esteutilizat pentru comunicaii ctre satelii i ca soluie de rezerv pentrucomunicaiile pe unde scurte scoase din funciune din cauza unei activitinucleare. Alte aplicaii ale acestei game includ transmisii ale semnalelor

pentru standarde de frecven i timp, urmrirea vehiculelor spaiale, sprijinn radionavigaie, calibrarea oscilatoarelor, astronomie, laboratoare naionalede standardizare, sisteme de comunicaii. n prezent, practic toate navele

maritime utilizeaz transmisiile VLF pentru comunicaiile flotelor saunavigaie. O difuziune VLF a standardului de timp sau frecven estesuficient de precis pentru aplicaii n echipamente criptografice, dispozitivede decodificare i transmisii cu band lateral unic.

Gama LF (30 300 kHz) a fost utilizat pentru comunicaii nc dela apariia radioului. Instalaiile de transmisie pe LF sunt caracterizate prindimensiuni foarte mari, construcii nalte i o mentenan foarte costisitoare.Odat cu trecerea timpului, factorii de propagare specifici ai gamei LF audeterminat ca aceasta s fie utilizat n continuare pentru radiocomunicaii.Undele LF sunt puin afectate pe durata perturbaiilor ionosferice, atunci

cnd comunicaiile pe HF sunt practic ntrerupte. Utilizarea frecvenelor dinaceast gam la latitudini n apropierea ecuatorului este uneori limitat dezgomotele atmosferice. Cu toate acestea, marina prezint un interes deosebit

pentru aplicaii ale acestei game la latitudinile nordice. n trecut, sistemul dedifuziune al flotei asigura comunicarea cu navele de pe mare folosindtransmisiuni telegrafice cu manipulare n amplitudine (CW), n gama LF.Tehnologiile au avansat, iar sistemul a fost transformat ntr-unul de

5


6/22

teleimprimare monocanal (RTTY). Astzi, comunicaiile din gama LF suntutilizate pentru a asigura un trafic RTTY pe opt canale multiplexate nfrecven, pe fiecare sistem de difuziune multicanal al flotei.

Gama MF (300 3000 kHz) include frecvenele internaionaleutilizate n caz de pericole. Unele nave maritime au echipamente care potmonitoriza aceste frecvene. La rm exist, de asemenea, echipamente deemisie i recepie speciale pentru astfel de situaii. Numai poriuneainferioar i superioar a benzii MF se utilizeaz n aplicaii maritime,deoarece banda comercial de radiodifuziune cu modulaie de amplitudine(MA) se ntinde de la 535 la 1605 kilohertzi. Frecvenele din parteainferioar a gamei (de la 300 la 500 kilohertzi) sunt utilizate, n primul rnd,

pentru transmisii la distane moderat de lungi, pe unda de suprafa.Transmisiile folosind partea superioar a benzii MF, n general, asigurcomunicaii la distane mai scurte (400 mile sau mai puin).

Gama HF utilizat n radiocomunicaiile militare este ceva maiextins i anume de la 1,5 megahertzi la 32 de megahertzi. Ea este utilizat

pentru a asigura legturi la mare distan de tip radiodifuziune,teleimprimare, telefonie pe un singur canal i Link 11 (transmisii de datetactice). Una din caracteristicile proeminente ale comunicaiilor la maredistan n gama HF const n modificarea puterii semnalului din cauzamodificrii mediului de propagare. Undele radio HF se propag la distanemari prin reflexie ionosferic. Distana terestr de propagare a undelor radio,

precum i puterea semnalului n punctul de recepie depind de densitatea

ionosferei i de nlimea la care se afl aceasta fa de pmnt. Cu ctstraturile ionosferice sunt mai nalte i mai dense, cu att este mai maredistana de legtur i puterea semnalului.

nlimea i densitatea ionosferei sunt determinate n principal deradiaiile ultraviolete ale soarelui. De aceea nlimea i densitatea ionosfereivariaz semnificativ n funcie de ora din zi, sezon i activitatea soarelui.Modificarea parametrilor ionosferei determin astfel modificarea

parametrilor semnalului n punctul de recepie, conducnd la apariia fading-ului sau chiar la dispariia total a semnalului. Cu toate acestea, bazndu-ne

pe proprietile statistice ale fading-ului i anume pe faptul c nu este corelat

n frecven, spaiu i timp, este posibil s asigurm legturi de bun calitatefolosind o recepie cu diversitate n frecven (mai multe frecvene de lucru),cu diversitate spaial (mai multe antene distanate) i cu diversitate n timp(transmiterea aceluiai mesaj la momente diferite de timp).

n ciuda dificultilor datorate modului de propagare a undelor dingama HF, avantajele economice i tehnice rezultate n urma utilizrii acesteigame au condus la o expansiune rapid a utilizrii sale i, implicit, la

6


7/22

saturarea sa. Spectrul HF este mprit de o mulime de utilizatori interni iexterni i numai anumite poriuni dispersate n toat gama sunt alocateradiocomunicaiilor militare. Utilizarea echipamentelor cu BLU i a celor cudou benzi laterale independente conduce la creterea capacitii, dar nusuficient pentru a asigura cerinele. Noile tehnologii i anume comunicaiile

prin satelit i cele radioreleu din gama UHF, au depit performanelecomunicaiilor din gama HF. Cu toate acestea, spectrul HF va continua multtimp s fie exploatat datorit versatilitii, supravieuirii n condiiile aciuniiunor perturbaii naturale sau create de om i a costului sistemelor HF. naplicaii militare, gama HF poate fi utilizat pentru a asigura comunicaii devoce i date, punct la punct sau cu platforme mobile, precum i pentruconectarea de urgen pentru reelele ntrerupte, conectarea elementelordesfurate rapid ntr-o zon de necesitate sau pentru programe deradiodifuziune.

Comunicaiile punct-la-punct, de voce sau date pentru utilizatoriiizolai (ndeprtai), stabilesc legtura la mare distan, prin trunchiuri saulinii, ntre terminale fixe. Un trunchi reprezint, n mod normal, un circuit decomunicare ntre dou punte n care exist centre de comutare sau puncte dedistribuie a mesajelor individuale. O linie reprezint un sistem de emisie-recepie ce interconecteaz dou locaii. n general, n cadrul liniei suntutilizate antene de mari dimensiuni, ceea ce crete puterea efectiv isensibilitatea sistemului de recepie. De asemenea, se reducesusceptibilitatea circuitelor la interferene. Cunoscnd drumul de parcurs i

direcia de legtur, ceilali factori de propagare au o influen mai mic,ceea ce permite realizarea unor comunicaii foarte sigure.Astfel, sistemele radio HF sunt utilizate n prezent pentru a asigura

servicii de comunicaii (voce i date) la un cost redus pentru acei utilizatoriaflai foarte departe de reeaua terestr de servicii de comunicaii.Adugndu-se capabilitile de automatizare a sistemelor HF, acetiutilizatori izolai pot fi integrai n subreele radio HF, dispunnd denumeroase pori de acces ctre infrastructura informaional.

Pentru comunicaiile de voce sau date cu platforme mobile (nav-rm,sol-aeretc.), sistemele radio HF asigur o alternativ economic, mult

mai ieftin comparativ cu comunicaiile prin satelit []. Controlerele nodaleautomate ale reelelor radio HF (HF-Network Controlers) realizeazintegrarea att a terminalelor ct i a reelelor aflate pe platforme mobile(realizate cu echipamente radio HF, UHF, VHF), ntr-o infrastructurstaionar, cu costuri reduse.

Comunicaiile nav-rm sunt mult mai dificil de realizat dect cele punct-la-punct deoarece nava este n micare i i schimb permanent

7


8/22

poziia. n cazul legturilor nav-rm, drumul de parcurs i direcia suntvariabile. La bordul navei spaiul este limitat, iar alte restricii fac imposibilutilizarea unor antene HF mari i eficiente. Din cauza mobilitii, este dedorit ca antenele de la bordul navei s fie, pe ct posibil, anteneomnidirecionale. Aceast problem nu este aa de sever pentru terminalelede la rm, unde exist suficient spaiu pentru antene sau arii de anteneomnidirecionale eficiente, proiectate s acopere suprafee mari de pmnt.La staiile de la rm se pot utiliza i antene rotative de mare ctig sauantene punct-la-punct. De regul, pentru fiecare circuit sunt alocate diferitefrecvene. innd cont de aceasta, selecia frecvenei se va face astfel ncts avem cele mai bune condiii de propagare ntre terminalul de la rm inav.

Comunicaiile sol-aer. Utilizare a gamei HF pentru comunicaii sol-aer este similar cu cea pentru comunicaii nav-rm. Diferena const doar

n faptul c avionul se deplaseaz cu viteze mult mai mari dect nava. Toatembuntirile majore aduse circuitelor se pot face numai la staiile de la sol.De exemplu, creterea puterii.

Conectarea de urgen pentru reelele ntrerupte. Dezastrele naturalesau cele produse de om pot provoca serioase avarii infrastructurii teritorialede comunicaii. O reea de rezerv format din staii radio automate HF

poate detecta rapid astfel de ntreruperi i restabili legturi radio cu zonacalamitat. Capacitile de transmisie relativ limitate necesit mecanismespeciale pentru a optimiza folosirea legturilor oferite de canalele radio HF.

Conectarea elementelor desfurate rapid ntr-o zon de necesitate.n situaia interveniilor rapide n zone de operaii militare sau calamitate,rapiditatea punerii n funciune, costul redus i aria mare de acoperire fac dinsistemele radio HF o modalitate foarte la ndemn de comunicare, cel puinn faza iniial a aciunii. Apelnd la o legtur realizat cu sistemeautomate, cu capabilitate de conectare la infrastructura de comunicaii,echipele de intervenie pot utiliza metode familiare de comunicaie (e-mail,spre exemplu), fapt care contribuie la adaptarea mai uoar la condiiilemisiunii.

n unele situaii este necesar s se difuzeze anumite mesaje ctre

personalul aflat n diferite misiuni n afara granielor rii sau la bordul unornave. Pentru aceasta se folosesc emitoare HF care transmit programe deradiodifuziune specifice. Pentru a rezolva problemele de propagare,furnizorii de astfel de programe transmit mesajele pe mai multe frecvene,folosind diversitatea n frecven. Atunci cnd este posibil, din aceleaiconsiderente, la recepie se poate utiliza diversitatea spaial.

8


9/22

Frecvenele mai mari de 30 megahertzi - din gama VHF i mai sus -nu sunt, n mod normal, refractate de atmosfer i unda de suprafa asigurdistane mici de legtur. Limitele normale de legtur la astfel de frecvenesunt stabilite de linia de vizibilitate (line of sight- LOS). Exist i excepiicare conduc la creterea distanei de legtur, care constau n folosireatehnicilor de dispersie troposferic. n anumite condiii atmosferice iionosferice linia de vizibilitate normal poate fi extins. Frecvenele de lalimita inferioar a acestei benzi pot nvinge efectul de ecranare al formelorde relief sau structurilor nalte, dar, pe msur ce frecvena crete, acest efectdevine tot mai pronunat. Recepia nu este influenat de perturbaiileatmosferice sau artificiale. Deoarece comunicaiile se realizeaz lavizibilitate direct, antena de emisie se afl n linie direct cu cea de recepiei nu dup linia orizontului. Caracteristicile comunicaiilor la limitavizibilitii directe fac ca banda VHF s fie ideal pentru comunicaiile

tactice terestre i operaiile amfibii, iar banda UHF pentru comunicaiitactice de voce n marin i aviaie.

Poriunea inferioar a gamei VHF, de la 30 la 88 megahertzi, esteutilizat pentru realizarea de reele de comunicaii de voce i date de ctreunitile tactice terestre i cele marine, n operaiile amfibii. Poriuneasuperioar a acestei game, de la 225 la 300 megahertzi i cea inferioar agamei UHF, de la 300 la 400 megahertzi, sunt utilizate n mod deosebit

pentru comunicaiile pe distane scurte ntre navele maritime i avioane,precum i pentru comunicaiile via satelit. Banda SHF este utilizat pentru

rachetele trasoare, radarele de cutare de navigaie sau suprafa, radarele deachiziii de rachete, linii de date Lamps III i pentru comunicaiile via satelit.Banda EHF este utilizat pentru diferite experimente i pentru comunicaiilevia satelit.

1.3 ELEMENTELE SISTEMULUI DE RADIOCOMUNICAII

Orice sistem de transmitere a informaiei reprezint un ansamblufuncional de dispozitive i echipamente cu ajutorul crora informaia

preluat de la surs poate fi transmis la destinatar. Pentru realizareascopului propus, un sistem de transmitere a informaiei este constituit dintrei pri principale:

dispozitivul de transmisie emitorul radio; linia de legtur mediul de propagare a undelor radio;

9


10/22

dispozitivul de recepie receptorul radio.Schema bloc a unui sistem modern de radiocomunicaii este

prezentat n fig. 1.4.

Fig. 1.4. Elementele sistemului de radiocomunicaii

Pentru transmiterea mesajului m t , preluat de la sursa de informaii,folosind undele electromagnetice ce se propag n spaiul liber, este necesar,mai nti, ca mesajul s fie prelucrat ntr-un procesor de semnal n vedereaunei codri prealabile cu scopul de a crete stabilitatea la perturbaii a linieide legtur radio. Aceste procesri sunt specifice gamei de frecvene n careva fi generat purttoarea radio. De asemenea, n funcie de forma de undce dorim s o generm, mesajul codificat va fi prelucrat n vederea generrii

anvelopei complexe g t . Cu ajutorul circuitelor de prelucrare a purttoarei,anvelopa complex este translatat pe frecvena purttoare dorit, iar formade und obinut este adus la o putere convenabil, rezultnd un semnal de

band limitat s t , ce constituie semnalul de excitaie a antenei de emisieAE.

Antena de emisie are rolul de a transforma semnalul electric s t ncmp electromagnetic, care se va propaga prin mediul nconjurtor pn nlocul de dispunere a antenei de recepie AR. n procesul de propagare are loco atenuare a intensitii cmpului electromagnetic. Aceast atenuare

depinde, n principal, de distana dintre emitor i receptor i de frecvenapurttoare, putnd fi calculat cu una din relaiile:

Atenuarea = dB 20log 4 D , (1.3)

unde D reprezint drumul parcurs, n metri, iar - lungimea de und apurttoarei, n metri sau

10


11/22

Atenuarea = dB 32,45 20log km 20log MHzD f , (1.4)

situaie n care D se msoar n kilometri, iar frecvena purttoare nmegahertzi. Aceast atenuare poart denumirea de atenuarea n spaiul liber,

deoarece reprezint atenuarea care apare pe drumul direct, fr obstacole,interferene, opaciti sau propagare pe ci multiple.n mediul de propagare exist i alte surse de radiaii electromagnetice

astfel nct, t.e.m. indus n antena de recepie va fi de forma:

ir t s t n t , (1.5)

dB 2010 reprezentnd factorul de atenuare a mediului de propagare, iar in t - perturbaiile sau zgomotele de tip aditiv existente n mediul de

propagare (perturbaii atmosferice, industriale, cocanal, zgomote cosmicesau termice etc.), care pot avea o aciune perturbatoare asupra semnaluluiutil.

Receptorul radio are rolul de a extrage informaia din semnalul utilrecepionat, n condiiile n care la intrarea sa acioneaz o multitudine desemnale i perturbaii. Pentru aceasta, semnalul recepionat r t este mainti prelucrat cu ajutorul circuitelor de prelucrare a purttoarei, astfel nctanvelopa complex a acesteia g t% s aproximeze ct mai bine pe g t ,apoi, folosind inversa funciei de prelucrare utilizat la emisie, procesorul de

semnal s poat extrage informaia primar m t% , care trebuie s reproducct mai fidel mesajul m t . n acest caz vom spune c mesajul este mai multsau mai puin afectat de erori, a cror mrime depinde de raportulsemnal/zgomot la recepie, de caracteristicile statistice ale semnalului i ale

perturbaiilor i zgomotelor, de metodele de procesare utilizate att la emisiect i la recepie.

Structura prezentat n fig. 1.4 are n vedere faptul c, odat cuprogresul tehnologic, sistemele de radiocomunicaii pot migra aproape ntotalitate spre sisteme radio software, unde digitizarea este mpins ct mai

aproape de anten i toate procesrile necesare transmisiei radio suntrealizate de ctre softuri ce se gsesc pe componente de prelucrare de marevitez a semnalelor digitale.

Pe msur ce procesoarele digitale de semnal (DSP) au devenit mairapide, iar conversia analog-digital se poate realiza asupra unor semnale cufrecven tot mai mare, DSP-urile preiau sarcini suplimentare de prelucrare asemnalului de la circuite analogice tipice n realizarea sistemelor radio, att

11


12/22

n partea de emisie, ct i de recepie. Flexibilitatea realizrii programabile aacestor funcii permite schimbri rapide ale tipului de modulaie asemnalului (sisteme multimod), schimbri ce nu sunt posibile n variantaanalogic. Aceast flexibilitate reprezint un avantaj n aplicaiile militare,unde transmisiunile la diferite ealoane i la diferite niveluri de conducere

poate necesita diferite game de frecvene radio, diferite tipuri de modulaie,diferii algoritmi de codare a semnalului vocal i diferite structuri decriptare.

Prelucrarea programabil permite emularea mai multor staii radiomilitare existente, care au moduri de lucru cu forme de unde obinuite, cumar fi modulaia de amplitudine (AM) sau sunt cu salt de frecven i care potfolosi module software de forme de unde predefinite, cu un set propriu de

parametri definii ca variabile. Forma de und generat prin software poate fiun set standard, un set definit pentru o anume misiune sau chiar o form de

und proprie, proiectat cu ajutorul modulelor software existente, pentru oanume misiune ce presupune operaii speciale.

Armata are necesiti de comunicaie din cele mai variate, fapt pentrucare exist o ntreag diversitate de staii radio pentru realizarea legturilornecesare. Dei toate emitoarele sau receptoarele radio specifice transmiteriide semnal vocal au anumite funcii n comun, exist diferene care mpiedicinteroperabilitatea ntre diferite tipuri de astfel de staii. Aceste diferene

privesc frecvena purttoare, tehnica de modulaie i structura formei deund. Codificarea numeric a informaiei vocale complic i mai mult

ineroperabilitatea sistemelor de comunicaie.Pentru a nu diversifica prea mult aparatura radio militar, [4], o staieradio modern va conine procesoare numerice de semnal n banda de baz,n care sunt implementate funciile obinuite, un emitor-receptor deradiofrecven (RF), multiband, de mic putere, amplificatoare de RF demare putere interanjabile i subsisteme pentru anten.

Flexibilitatea este obinut prin furnizarea funciilor de procesarecerute ntr-un set de module de procesare. Modulele sunt interconectate

printr-o magistral de control i date, cu toleran la erori i de mare vitez pentru a maximiza flexibilitatea i fiabilitatea. Aceast arhitectur

multiprocesor permite ca funciile mai importante s fie organizate n oricesecven de procesare necesar, dictat de structura formei de und.

Pentru realizarea tuturor funciilor, n versiunea actual, sunt folositeprocesoare digitale de semnal (DSP) de uz general, programabile, iar pentrufuncii precum transformata Fourier i filtrare adaptiv, care sunt preacomplexe pentru o implementare eficient n DSP-urile de uz generalexistente, sunt folosite procesoare dedicate aplicaiei i dispozitive logice

12


13/22

programabile specifice. Prelucrarea semnalelor n vederea obineriidiferitelor tipuri de modulaii, att la emisie ct i la recepie, se bazeaz peideea c acestea sunt semnale de band ngust, care pot fi reprezentate cuajutorul nfurtoarei complexe.

CAPITOLUL 2

PERTURBAII I ZGOMOTEN SISTEMELE DE RADIOCOMUNICAII

2.1 CLASIFICAREA PERTURBAIILOR

n cele ce urmeaz vom analiza perturbaiile electromagnetice careinflueneaz asupra funcionrii sistemelor de radiocomunicaii. Clasificareaacestora se poate face dup mai multe criterii. Un prim criteriu ia nconsiderare locul de dispunere a sursei de perturbaii. n canalul de legturradio exist surse de perturbaii dispuse fie n mediul de propagare a undelorelectromagnetice, fie n cadrul instalaiilor de emisie-recepie, astfel nct,

putem vorbi de perturbaii externe i perturbaii interne.Perturbaiile externepot proveni de la surse naturale sau artificiale.

Pentru o analiz comod, vom mpri sursele naturale de cmpelectromagnetic perturbator n dou categorii:

terestre (surse ce se regsesc n atmosfera terestr); extraterestre (surse ce se regsesc dincolo de limitele atmosferei

terestre).Din punct de vedere statistic, sursele terestre de perturbaii genereaz

procese aleatoare nestaionare, pe cnd zgomotele provenite de la stele,galaxii etc., cu cteva excepii, se apropie de zgomotul alb, cu o lrgime de

band totui limitat. n absena perturbaiilor artificiale, zgomotele naturalevor limita sensibilitatea receptoarelor care funcioneaz la frecvene maimici de 300 de megahertzi. n zonele dens populate ns, perturbaiile

artificiale devin dominante n raport cu cele naturale.Sursele terestre de perturbaii naturale includ radiaiile care provindin atmosfera terestr, cum ar fi zgomotele atmosferice i cele generate deacumularea de electricitate static.

Zgomotele atmosferice, dup cum se poate constata din fig. 2.1,constituie sursa natural cea mai important de perturbaii radio la frecvenemai mici de 30 de megahertzi. Ele iau natere n urma descrcrilor electrice

13


14/22

din timpul furtunilor. Densitatea spectral de putere scade odat cu cretereafrecvenei, n timpul zilei avnd un minim n jurul frecvenelor de 2-3megahertzi. La frecvene mai mici dect frecvena critic de propagareionosferic zgomotele atmosferice, la latitudini medii, devin predominanten timpul furtunilor de iarn i var din regiunile tropicale. Perturbaiile

provocate de furtunile tropicale se propag, prin reflexie ionosferic, ladistane de cteva mii de kilometri. Totui, zgomotele atmosferice dominantela aceste frecvene sunt cele datorate descrcrilor furtunoase locale.

Cmpul electromagnetic creat de descrcrile atmosferice este subform de impulsuri, coninnd un numr considerabil de impulsuri deamplitudine foarte mare, provocate de descrcrile furtunoase, care sesuprapun peste fondul general de impulsuri cu amplitudine mic.

Fig. 2.1 Intensitatea cmpului electric pentru diferite perturbaii

Electricitatea staticconstituie sursa de perturbaii radio care iaunatere ca rezultat al acumulrilor de sarcini electrice pe suprafaa

14


15/22

elementelor antenei, urmate de descrcri de coroan i/sau strpungeri dedielectric. Spectrul de frecvene al acestor perturbaii, precum i frecvenalor de apariie depind de condiiile de funcionare a sistemului radio. Celemai expuse la astfel de perturbaii sunt radioreceptoarele de la bordulaeronavelor. Micorarea acestor perturbaii este posibil prin folosirea unorantene de tip ram n locul celor liniare, precum i prin utilizarea unormateriale cu o durabilitate electrostatic mai mare.

Sursele extraterestre (cosmice) de perturbaii naturale includradiaiile care provin din afara atmosferei terestre, cum ar fi zgomotul de

fond al surselor cosmice i zgomotele provenite de la soare. Cu toate cnivelul zgomotelor extraterestre se gsete sub nivelul zgomotelorindustriale, dup cum rezult i din fig. 2.1, acestea pot ngreuna recepiasemnalelor slabe de ctre receptoarele de la bordul staiilor mobileextraterestre, care funcioneaz n condiii de linite din punct de vedere al

perturbaiilor electrice sau de ctre cele aflate n mediul rural. Zgomotul cosmic de fond se formeaz n galaxie ca rezultat al

compunerii zgomotelor provenite de la surse discrete, neidentificate, dinspaiul cosmic. Aceste zgomote au o distribuie uniform n frecven i potavea dou cauze de apariie: ionizarea hidrogenului i radiaia sincron deelectroni. Aa cum rezult i din fig. 2.1, zgomotele cosmice devin

preponderente la frecvene mai mari de 300 de megahertzi, indiferent deemisfera n care se afl receptorul radio.

Zgomotele provenite de la soare. n timpul activitii periodice solare,

pe Soare sunt vizibile explozii de energie care se produc uneori cam de 12ori pe zi. Aceste explozii sunt nsoite de creteri considerabile ale niveluluizgomotelor radio. n fig. 2.1 se poate observa c aceste zgomote depescnivelul altor zgomote naturale la frecvene mai mari de 20 de megahertzi.

Radiaiile zgomotoase din perioada de linite solar se caracterizeazprintr-o intensitate minim, care se observ n timpul unei perioade de 11 anide activitate foarte sczut a soarelui. Furtunile de zgomot, carecaracterizeaz perioada de intensitate medie a zgomotelor de la soare, sunt

provocate de apariia unor lansri de scurta durat a unor impulsuri de scurtdurat. Nici furtunile de zgomot, nici radiaiile solare din perioada de linite

nu depesc nivelul zgomotelor cosmice la frecvene mai mici de 3gigahertzi. Cu toate acestea i unele i celelalte trebuie luate n considerarela stabilirea caracteristicilor de funcionare ale receptoarelor.

Pe lng perturbaiile prezentate mai sus, n categoria perturbaiilornaturale putem include i perturbaiile care apar pe linia de legtur radiodatorit propagrii undelor electromagnetice pe trasee multiple. Acestfenomen, cunoscut sub denumirea de fading, face ca, n punctul de recepie

15


16/22

semnalul rezultant s aib fluctuaii puternice care, uneori, pot conduce lantreruperea complet a legturilor radio.

Sursele de perturbaii artificiale sau industriale sunt atribuitedispozitivelor, utilajelor i mainilor create de om. Perturbaiile artificiale

pot fi radiate de aparatura terestr sau cosmic, ns trebuie menionat faptulc aparatura cosmic genereaz o parte nesemnificativ din perturbaiileartificiale. Uneori perturbaiile artificiale sunt mprite n perturbaiiintenionate i neintenionate. Multe surse de radiaii genereaz ambeletipuri de perturbaii.

O mare parte din aceste surse de radiaii sunt reunite n clasa denumitAparatur radioelectronic. n aceast clas intr aparatura deradiodifuziune, radioreleu, radiolocaie, radionavigaie i radiocomunicaii,

precum i aparatura medical care utilizeaz radiaiile electromagnetice ndiverse scopuri.

Funcionarea simultan a aparaturii radioelectronice determin o perturbare reciproc, fie datorit utilizrii aceleiai frecvene de lucru perturbaii cocanal, fie datorit radierii, pe lng semnalul util, a unorarmonici sau a unorperturbaii parazite de nsoire. n cazul n care, n

punctul de recepie nivelul semnalului provenit de la diferite emitoaredepete un anumit prag, receptorul poate ajunge ntr-un regim neliniar defuncionare, ceea ce provoac apariia unor componente spectrale noi,genernd perturbaii de intermodulaie sau/i modulaie ncruciat.

O alt clas cuprinde utilajele electrice i electromecanice. n aceast

clas putem include: perturbaiile de la sistemul de aprindere al automobilelor care ifac simit prezena n gama de frecvene de la 30 la 1000 demegahertzi, gam cu o larg utilizare n sistemele radio mobile. ndomeniul timp, aceste perturbaii reprezint pachete de impulsuri descurt durat, un impuls din cadrul pachetului avnd o durat deordinul uniti-zeci de nanosecunde, iar durata unui pachet de uniti-zeci de microsecunde. Frecvena de apariie a impulsurilor n cadrul

pachetului depinde de dimensiunile geometrice ale sistemului deaprindere i poate varia de la 100 la 300 de megahertzi;

perturbaiile provocate de liniile de nalt tensiune care apardatorit descrcrilor de coroan i care i fac simit prezena ngama de frecvene de la 30 de hertzi la 210 megahertzi. Impulsurilegenerate n acest caz pot avea o durat de cteva milisecunde, cu toatec n unele experimente au rezultat i impulsuri cu durata de zeci denanosecunde;

16


17/22

perturbaiile provocate de aparatura de sudurau o densitate de putere caracteristica perturbaiilor n impuls, existnd totui treidomenii de maxim n jurul frecvenelor de 750 kilohertzi, 3 i 20megahertzi;

perturbaiile provocate de mijloacele de transport electrice sedatoreaz arcurilor electrice provocate de contactele electrice mobileale mainilor electrice, situaie n care perturbaiile n impuls sesucced n mod regulat sau arcurilor electrice provocate de pantografulde tramvai sau troleibuz, situaie n care perturbaiile n impuls sesucced n mod neregulat i au durat variabil.Perturbaiile interne sunt provocate de componentele electrice

(rezistoare, condensatoare, bobine) i electronice pasive i active (diode,tranzistoare, tuburi electronice) utilizate pentru realizarea schemei diferitelor

blocuri, n principal, din compunerea receptorului. Datorit modului n care

ele sunt resimite la ieirea receptorului, n cele ce urmeaz le vom numizgomote interne. Natura acestora i modul lor de apariie va fi analizat ntr-un paragraf ulterior.

Uneori, pentru gsi metode de lupt mpotriva perturbaiilor, se potfolosi i alte criterii de clasificare a perturbaiilor, fr s se aib n vedere

proveniena lor. Astfel, perturbaiile se pot clasifica dup modul n careinteracioneaz cu semnalul util. n acest caz putem vorbi de:

perturbaii de tip aditiv care se nsumeaz cu semnalul util impotriva crora se poate lupta asigurnd un control asupra raportului

semnal/zgomot la recepie prin modificarea puterii semnalului utilemis. n aceast categorie intr majoritatea perturbaiilor prezentatemai sus, cu excepia fading-ului i a unor perturbaii rezultate n urmaunui regim neliniar de funcionare a receptorului;

perturbaii de tip multiplicativ care au o aciune distructiv asuprasemnalului util indiferent de valoarea raportului semnal/zgomot larecepie. n aceast categorie intr fading-ul, a crui aciune poate fidiminuat folosind recepia cu diversitate spaial (antene distanate),recepia cu diversitate n frecven (transmiterea aceluiai mesaj pemai multe frecvene purttoare) i recepia cu diversitate n timp

(retransmiterea aceluiai mesaj la momente diferite de timp), precumi perturbaiile rezultate n urma unui regim neliniar de funcionare areceptorului, cu excepia celor de intermodulaie. mpotriva acestorase poate lupta numai prin creterea liniaritii etajelor receptorului.Din aceleai considerente, perturbaiile mai pot fi clasificate i dup

criterii statistice, astfel:

17


18/22

perturbaii de fluctuaie n care se ncadreaz zgomotele cosmice,zgomotele provenite de la soare i zgomotele interne;

perturbaii n impuls n care se ncadreaz zgomotele atmosferice,perturbaiile de la sistemul de aprindere al automobilelor, perturbaiile

provocate de liniile de nalt tensiune, perturbaiile provocate deaparatura de sudur, perturbaiile provocate de mijloacele de transportelectrice etc.;

perturbaii cu spectru concentrat n care se ncadreaz toateradiaiile provenite de la emitoarele care nu constituie, la momentulrecepiei, sursa de semnal util pentru receptorul analizat.Perturbaiile de fluctuaie reprezint o succesiune haotic, foarte

rapid, de impulsuri a cror durat este mult mai mic dect timpul derspuns al receptorului. Ca urmare, la ieirea receptorului are loc osuprapunere a efectelor aciunii fiecrui impuls n parte. Conform teoremeilimit centraldin teoria probabilitilor, procesul aleator rezultant va fi un

proces aleator cu o distribuie normal a amplitudinilor. Densitatea deprobabilitate a valorii momentane a tensiunii perturbatoare pu , va fi:

2

2

1exp ;

2p

p

pp

uf u

(2.1)

unde2

p reprezint dispersia procesului aleator pu , iar funcia de repartiie:

2

21 exp d .22x p

p p

pp

uF x u x u

=P (2.2)

Deoarece, de regul, astfel de procese aleatoare sunt procese aleatoareergodice, dispersia poate fi interpretat ca i puterea debitat de sursa

perturbatoare pe o rezisten de un ohm, iar p ef U va reprezentatensiunea de zgomot eficace a sursei de perturbaii.

Datorit modul de manifestare al acestor perturbaii la ieireareceptorului, ele mai sunt denumite i zgomote de fluctuaie. Avnd nvedere durata foarte mic a impulsurilor ce genereaz zgomotele de

fluctuaie (ciocniri ntre purttori liberi de sarcin electric), densitateaspectral de putere a acestora va fi uniform distribuit n ntreaga band defrecvene radio. Ca urmare a celor prezentate mai sus, rezult c procesulaleator de la intrarea receptorului poate fi considerat de tip zgomot alb. Fazazgomotelor va fi distribuit uniform n intervalul 0, 2 , cu densitatea de

probabilitate 1/ 2 .

18


19/22

Pentru a gsi metodele de diminuare a efectelor aciunii unor astfel dezgomote la intrarea receptorului vom analiza, din punct de vedere statistic,

procesul aleator rezultat la ieirea receptorului. Pentru aceasta vompresupune c receptorul reprezint un sistem liniar de band ngust, avnd

caracteristica de frecvenK(f) i banda eficace de zgomot eB

. Ca urmare[ ], procesul aleator de la ieirea receptorului va fi un proces aleator de bandngust, cu o distribuie normal a amplitudinilor. El poate fi reprezentat subforma unor oscilaii cvaziarmonice:

0cos , z z z u t U t t t (2.3)

zU t i z t reprezentnd anvelopa i, respectiv faza procesului aleator dela ieirea receptorului. Se poate demonstra [ ] c anvelopa are o distribuiede tip Rayleigh, cu densitatea de probabilitate:

2

2 2exp ; cu 0;

2z z

z z

p p

U Uf U U

(2.4)

valoarea medie

0 2 z e pU B K

(2.5)

i dispersia2 2 2

02 z e pU B K , (2.6)

iar faza z t va fi uniform distribuit n intervalul 0, 2 , cu densitateade probabilitate 1/ 2 . Mai sus 0K reprezint valoarea coeficientului detransfer la frecvena medie din banda de trecere a receptorului. Rezult c,

pentru a mbunti raportul semnal/zgomot la ieirea receptorului este dedorit ca banda de trecere a acestuia s fie, pe ct posibil, egal cu lrgimeade band ocupat de semnalul util pentru a micora banda eficace dezgomot.

Perturbaiile n impuls reprezint o succesiune haotic sau regulatde impulsuri a cror perioad de succesiune este mult mai mare dect timpul

de rspuns al receptorului. Ca urmare, receptorul are timp s rspundaciunii fiecrui impuls n parte.

Forma tipic a perturbaiilor n impuls este cea exponenial,aperiodic (vezi fig. 2.2):

exp pentru 0;

0 pentru 0.p

U t tu t

t

(2.7)

19


20/22

Densitatea spectral a amplitudinilor, transformata Fourier a lui pu :

exp d exp dpU

S j u t j t t U t j t t j

(2.8)

va fi caracterizat de modulul: 2 2

US j

i faza: arctan

.Rezult c densitatea de energie a perturbaiilor n impuls:

2

2

2 2

US j

(2.9)

descrete odat cu creterea frecvenei.

Din punct de vedere statistic, amplitudinea perturbaiilor estedistribuit dup legea lognormal:

2

2

log1exp ;

2p

p

pp

uf u

(2.10)

unde 2p reprezint dispersia procesului aleator log pu ( 2

2 logp pu ), iar

faza este uniform distribuit n intervalul 0, 2 .Considernd receptorul un sistem liniar de band ngust, cu banda de

trecere mult mai mic dect lrgimea de band ocupat de spectrulperturbaiilor, se poate demonstra [] c la ieirea receptorului vom obineoscilaii armonice amortizate n timp, a cror anvelop zU t depinde deforma caracteristici de frecven a receptorului K(f) i banda sa de trecere

B. Astfel: pentru o caracteristic ideal: 0 02 sinc ;zU t S K B Bt pentru o caracteristic gaussian:

2

0 02 2 exp 2 ; z e eU t S K B B t pentru un singur circuit oscilant: 0 04 exp 2 , z e eU t S K B B t

unde 0K reprezint valoarea coeficientului de transfer la frecvena medie dinbanda de trecere a receptorului, 0S - densitatea spectral de amplitudine aperturbaiilor de intrare, la frecvena de acord a receptorului, consideratconstant n limitele benzii de trecere a acestuia, eB - banda eficace dezgomot a receptorului.

20


21/22

a) b) c)Fig. 2.2 Aciunea perturbaiilor n impuls

a) impuls exponenial; b) rspunsul unui traseu de band larg;c) rspunsul unui traseu de band ngust

Din relaiile de mai sus, precum i din fig. , se poate trage concluziac, cu ct banda de trecere a receptorului este mai larg, cu att mai va fi maimare amplitudinea iniial a oscilaiilor de la ieirea receptorului, dar cu att

se vor amortiza mai repede, reducnd astfel timpul de aciune perturbatoareasupra semnalului util. De aici rezult c, pentru a reduce influena

perturbaiilor n impuls asupra calitii recepiei este de dorit s folosim ostructur de receptor de tip band larg-limitare-band ngust.

Perturbaiile concentrate sau cu spectru concentrat reprezint toatesemnalele de band ngust, cvasiarmonice, provenite de la emitoareleradio care, la momentul recepiei, nu constituie un semnal de interes pentrureceptor. Aceste semnale pot perturba recepia semnalului util acionnd prin

canalul ocupat de semnalul util perturbaii cocanal; canalele suplimentare de recepie ale receptorului (canalul imagine,canalul cu frecvena egal cu frecvena intermediar a receptoruluietc.);

canale suplimentare de recepie care apar la un regim neliniar defuncionare a preselectorului receptorului perturbaii de interferensau/i de intermodulaii.

21


22/22

Toate aceste perturbaii care se regsesc ntr-o anumit gam defrecvene i care, de regul, sunt independente din punct de vedere statistic,se pot constitui ntr-un proces aleator de band larg de forma:

01 cos

n

p i i iiu t U t t t (2.11)

unde n reprezint numrul de canale posibile n gama de frecvene analizat:

lrgimea gamei de frecvene

banda ocupat de un semnaln (2.12)

n condiiile unei situaii electromagnetice bune (punctul de recepiendeprtat de sursele emitoare), conform teoremei limit central se poateconsidera procesul aleator rezultat ca un proces normal, staionar, cu o

distribuie lognormal a amplitudinilor i uniform distribuit n frecven.n cazul n care printre cele n perturbaii se regsesc unele dominante

ca putere, procesul nu mai poate fi considerat normal i staionar. Aceste perturbaii vor fi scoase din context, analizndu-se n mod individualinfluena lor asupra receptorului. Se poate considera, fr erori prea mari, ctoate celelalte perturbaii rmase vor constitui un proces aleator normal,staionar.

22

general perturbatii

Documents

Transcript of general perturbatii