 |
Общее описание шумов. Введение. Фазовый шум (Спектральная чистота) (Spectral Purity). Спектральный анализ. Мощность в полосе
|
|
|
|
Общее описание шумов
Введение
В реальных системах радиосвязи характеристики шума являются чрезвычайно важными, так как они включают в себя высокие частоты. Поэтому важно точно представлять две характеристики шума: фазовый шум (спектральная чистота) и шумовой порог (интенсивность шума). Эти две темы обсуждаются в данном разделе.
Фазовый шум (Спектральная чистота) (Spectral Purity)
Фазовый шум имеет отношение к несущему сигналу и влияет на фазу и частоту модуляции сигнала. Фазовый шум обычно очень близок к несущей и измеряется в децибелах относительно несущей частоты (dBc).
Фазовый шум выражается в виде функции от спектральной плотности мощности и частоты. В полосе 1Гц фазовый шум задается как:
= 10log[0. 5(S Φ (ƒ ))] Φ
где SΦ (ƒ ) спектральная плотность фазовых флуктуаций.
Шумовой порог (плотность шумов) (Noise Density):
Шумовой порог – это уровень, ниже которого сигналы не могут быть выделены при тех же условиях выполнения детектирования.
Например, в аудиосистемах уровень помех при широкополосной передаче может достигать 5 мкВ. Это означает, что широкополосные сигналы ниже этого уровня не могут быть детектированы. Однако, если сигнал имеет природу случайного широкополосного шума, содержащего гармонический компонент, вы можете использовать узкополосный фильтр, чтобы выделить его на фоне помех.
Для шумового порога обычно вводят одно (или несколько) из следующих определений:
1. Широкополосный шум (относительно всей шкалы)
2. Динамический диапазон, свободный от гармонических составляющих (“Spurious free”): наивысший синусоидальный компонент относительно полного размаха шкалы
|
|
|
3. Спектральная плотность шума. Используется для определения случайного шума при широкополосной передаче. Это мощность шума в полосе 1 Гц, следовательно, её единица измерения В2/Гцили dBm/Гц.
Спектральный анализ
Обычно спектральный анализ в РЧ системах и системах связи включает: оценку мощность в полосе сигнала, поиск пиков, ширину занимаемой полосы и мощность в соседнем канале.
Любой из этих параметров может быть измерен с помощью специального пакета для спектральных измерений (spectral measurements toolkit) в комбинации с векторным анализатором сигналов фирмы National Instruments. Далее в разделе описывается теория и применения по каждому из этих измерений.
Мощность в полосе
Мощность в полосе (Power in Band) измеряет общую мощность сигнала в любом определенном диапазоне частот или полосе
Х - входная спектральная мощность в определенной полосе. Нижняя и верхняя и границы этой полосы 
и 
, могут быть определены относительно центральной частоты.
Ширина занимаемой полосы
Ширина занимаемой полосы ( O ccupied B and w idth) – это ширина полосы частот, в которой содержится определенная часть полной мощности сигнала.
Для заданного процента В нижним и верхним пределом полосы частот являются частоты, выше и ниже которых находится 
полной мощности сигнала. Например, если выбран B=99, то занимаемой полосой частот будет полоса, содержащая 99% полной мощности сигнала. На рисунке 1 показан пример вычисления занимаемой полосы в 15 МГц.
. 
Рисунок1. Вычисление занимаемой полосы в LabVIEW.
|
|
|
