Узкополосных каналов

Условия приёма в системе передачи информации при воздействии на вход приёмника сосредоточенных по спектру помех тем лучше, чем точнее устройство защиты производит анализ помеховой обстановки. При этом достаточно оценить распределение сосредоточенных помех по частоте и по уровню, а также дисперсию суммы флуктуационного шума и сигнала в анализируемой полосе частот.

В зависимости от формы огибающей спектра сигнала подход к определению полосы пропускания адаптивного фильтра различен. Так, при равномерном спектре сигнала любое ограничение его полосы на входе согласованного фильтра приводит к энергетическим потерям пропорционально сокращению полосы.

При огибающей спектра вида оптимальная полоса пропускания устройства защиты от у.п. близка к , что объясняется стремлением к нулю уровня спектральных составляющих сигнала по мере приближения частоты к значению .

Было бы идеально если бы адаптивный фильтр имел амплитудно-частотную характеристику точно соответствующую суммарному спектру сигнала и помех обеспечивал подавление с. помех в соответствии с шириной полосы частот, занимаемой ими. Однако, учитывая, что сосредоточенные помехи имеют случайные амплитуду и ширину полосы, такой адаптивный фильтр создать практически невозможно.

На практике частотную полосу, занимаемую сигналом, разбивают на какое-то количество узких полос равной ширины. При этом учитывается, что широкая полоса отдельного канала анализатора спектра недопустима, так как возрастает относительная для частотных интервалов. Поражаемых каждой сосредоточенной помехой и уменьшается эффективная ширина спектра полезного сигнала на входе СФ, и соответственно его мощность.

С другой стороны, очень узкая полоса отдельных каналов также нежелательна в связи с увеличением амплитудных и фазовых искажений в точках их сопряжения. Из рис.2а) и рис.2б), видно, что при наличии двух сосредоточенных помех, ширина спектра которых значительно меньше ширины полосы отдельных фильтров, в одном случае будет поражена половина ширина спектра сигнала, в другом – только четверть и 1/8.

Видно также, что возможно дальнейшее сужение полосы отдельных фильтров.

Оптимизацию полосы отдельных каналов математическими методами произвести не удаётся.

Рис. 1. Зависимость подавленной частоты спектра сигнала от количества

узкополосных каналов (УЗ) (спектр сигнала равномерный)

Рис. 2.

На практике поступают следующим образом. С помощью анализаторов спектра записывается реальная помеховая обстановка. Выбирается наихудшая реализация, к существующим помехам добавляются прогнозируемые с. помехи. Определяется среднее значение продетектированного процесса. Выставляется порог (чаще всего ρ =2). На эту реализацию накладывается частотная ось, разбивая на то или иное количество частотных интервалов (2L). Определяется коэффициент загрузки β _с, как отношение количества узкополосных интервалов n, в которых сосредоточенные помехи превышают порог, к общему числу узкополосных интервалов 2L. Количество 2L увеличивают до тех пор, пока коэффициент β _с не примет практически постоянного значения.

Эмпирически установлено для:

СДВ ≈ 60 ÷ 75 Гц.

ДВ ≈ 0, 5 ÷ 1, 0 кГц.

УКВ ≈ 50 ÷ 100 кГц.

ДЦВ ≈ 300 ÷ 500 к Гц.

Что касается общих рассуждений и закономерностей по использованию широкополосных сигналов можно было бы и закончить.

А теперь посмотрим что же они дают.

Рассмотрим для этого пример.

Пусть , , . При этом дБ; дБ.

Скорость передачи в зависимости от значения несущей частоты можно представить в виде таблицы

Таблица 1

, кГц
, бод.	8, 8	17, 6	35, 2	70, 4	140, 8	281, 6	563, 2

Каков смысл

Если в узкополосной системе при , на каждый Гц полосы ≈ (1÷ 2) бит/с передаваемой информации, то на частоте ~ 1мГц можно было бы обеспечить (150 ÷ 200) кбит/с, а здесь ~ 0, 5 кбит/с. Но зато в УПС дБ, в ШПС 11 дБ, т.е. в 200 раз мощность сигнала ниже мощности флуктуационной помехи.

Вывод: во сколько раз расширили полосу сигнал, во столько раз выиграли в помехоустойчивости к флуктуационной помехе, пропорционально увеличилась скрытность и разведзащищённость системы.

Но как будто проиграли в эффективности использования частотного диапазона. Рассмотрим так ли это?