8 PodsTel wyk ad Szumy i Zak cenia

PODSTAWY

TELEKOMUNIKACJI

PODSTAWY

TELEKOMUNIKACJI

8 Wykład – Szumy i Zakłócenia

Dr in

. Wojciech J. Krzysztofik



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

SZUMY

Zakłócenia

We wszystkich ogniwach systemu telekomunikacyjnego
wyst

puj

sygnały niepo

żą

dane, zakłócaj

ce proces

przesyłania informacji.

Sygnały te b

dziemy nazywali krótko ZAKŁÓCENIAMI

lub SZUMAMI.

Istnieje wiele ró

nych

ródeł szumów.

emy z grubsza sklasyfikowa

ródła nast

puj

co:

szumy powodowane przez człowieka,

zakłócenia naturalne o charakterze makroskopowym,

szumy fluktuacyjne, generowane wewn

trz układów

szumy fluktuacyjne, generowane wewn

trz układów

fizycznych.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

SZUMY

Zakłócenia



SZUMY

–

ZAKŁÓCENIA

POWODOWANE

PRZEZ CZŁOWIEKA

POWODOWANE

PRZEZ CZŁOWIEKA

NATURALNE

O CHARAKTERZE

MAKROSKOPOWYM

NATURALNE

O CHARAKTERZE

MAKROSKOPOWYM

FLUKTUACYJNE

GENEROWANE

WEWN

TRZ UKŁADÓW

FLUKTUACYJNE

GENEROWANE

WEWN

TRZ UKŁADÓW

WEWN

TRZ UKŁADÓW

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.1.

SZUMY POWODOWANE PRZEZ CZŁOWIEKA



SZUMY

POWODOWANE

PRZEZ CZŁOWIEKA

TYPU

INTERFERENCYJNEGO

TYPU

INTERFERENCYJNEGO

PRZEMYSŁOWE

Szumy powodowane przez człowieka mo

podzieli

zakłócenia typu interferencyjnego oraz

zakłócenia przemysłowe.

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



ZAKŁÓCENIA INTERFERENCYJNE

URZ

DZENIA

NADAWCZE

INNYCH SYSTEMÓW

URZ

DZENIA

URZ

DZENIA

NADAWCZE

INNYCH SYSTEMÓW

HETERODYNY

ODBIORNIKÓW RADIOWYCH

HETERODYNY

ODBIORNIKÓW RADIOWYCH

ródłami zakłóce

typu interferencyjnego s

przede wszystkim

urz

dzenia nadawcze innych systemów telekomunikacyjnych

oraz

heterodyny odbiorników radiowych.

Charakterystyczn

cech

tych zakłóce

jest

WYRA

NIE OKRE

LONE WIDMO

WYRA

NIE OKRE

LONE WIDMO,

sto ograniczone do jednego pr

ąż

ka (fala no

na).

4.1.1.

ZAKŁÓCENIA INTERFERENCYJNE

RÓDŁA

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



ZAKŁÓCENIA PRZEMYSŁOWE

ang.

Composite

Man

Made

Noise

URZ

DZENIA

URZ

DZENIA

ZAPŁONOWE

POJAZDÓW

SAMOCHODOWYCH

KOLEKTOROWE

SILNIKI ELEKTRYCZNE

SPAWARKI

ELEKTRYCZNE

UKOWE

PRZYRZ

WIETLENIOWE

RÓDŁA

4.1.2.

ZAKŁÓCENIA PRZEMYSŁOWE

Zakłócenia przemysłowe s

zwi

zane z prac

urz

dze

elektrycznych, takich

jak:

kolektorowe silniki elektryczne,

urz

dzenia zapłonowe pojazdów samochodowych,

spawarki elektryczne,

łukowe przyrz

dy o

wietleniowe, itp.

Zakłócenia tego rodzaju nazywa si

sumarycznymi lub wypadkowymi

zakłóceniami radioelektrycznymi (composite man-made noise).

Widmo ich jest szerokie (50 Hz do 1 GHz)

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Brak dotychczas skutecznej metody liczenia
poziomu zakłóce

przemysłowych.

Intuicyjnie wyczuwa si

e poziom zakłóce

przemysłowych powinien by

z grubsza

proporcjonalny do g

sto

ci zaludnienia i stopnia

industrializacji.

Na podstawie licznych bada

sprecyzowa

pewne wspólne wła

ciwo

zakłóce

przemysłowych:

poziom zakłóce

przemysłowych maleje ze wzrostem

stotliwo

ci w przybli

eniu

na dekad

(rys. 4.1).



4.1.2.

ZAKŁÓCENIA PRZEMYSŁOWE

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Rys. 4.1 U

redniony poziom zakłóce

przemysłowych



4.1.2.

ZAKŁÓCENIA PRZEMYSŁOWE

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

ródła zakłóce

przemysłowych mo

na podzieli

dwie du

e kategorie:

Systemy energetyczne, które generuj

i przenosz

zakłócenia wytwarzane przez doł

czone do nich

urz

dzenia elektryczne; ten rodzaj zakłóce

dominuje w

zakresie cz

stotliwo

mniejszych od 10 MHz

Urz

dzenia zapłonowe pojazdów samochodowych;

zakłócenia wytwarzane przez te

ródła dominuj

zakresie cz

stotliwo

(0,02 do 1) GHz

, a nawet wy

ej.



4.1.2.

ZAKŁÓCENIA PRZEMYSŁOWE

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



ZAKŁÓCENIA NATURALNE

O CHARAKTERZE MAKROSKOPOWYM

ATMOSFERYCZNE

KOSMICZNE

Zakłócenia naturalne o charakterze makroskopowym

dzielimy na:

zakłócenia atmosferyczne i

kosmiczne.

4.2. ZAKŁÓCENIA ATMOSFERYCZNE I KOSMICZNE

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.1.

Zakłócenia atmosferyczne

Przyczyn

powstawania zakłóce

atmosferycznych s

wyładowania elektryczne w czasie burz mi

dzy chmur

a Ziemi

lub mi

dzy chmurami.

Przy uderzeniu pioruna s

emitowane fale radiowe w bardzo szerokim zakresie

stotliwo

od infraakustycznych do dziesi

tków, a nawet setek MHz.

Zakłócenia powstaj

ce pod wpływem wyładowa

elektrycznych w atmosferze

na podzieli

na dwa rodzaje:

ZAKŁÓCENIA LOKALNE,
objawiaj

ce si

w odbiorniku radiowym w postaci silnych trzasków,

powtarzaj

cych si

w nieregularnych odst

pach czasu.

ZAKŁÓCENIA DALEKIE,
objawiaj

ce si

w odbiorniku radiowym w postaci ci

głego szumu o znacznie

szym poziomie ni

zakłócenia lokalne.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne

ZAKŁÓCENIA LOKALNE

pojawiaj

stosunkowo rzadko,

tylko wówczas, gdy w miejscu odbioru lub w niezbyt oddalonym
obszarze wyst

puje burza atmosferyczna.

ZAKŁÓCENIA DALEKIE

istniej

stale, a jedynie poziom ich

zmienia si

w zale

ci od pory roku, pory doby oraz

poło

enia geograficznego.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne



Burza nad Wrocławiem w kwietniu 2005 (zdj

cia robione z wie

owca na pl. Grunwaldzkim)

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne



[mV/m Hz]

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.

Zakłócenia atmosferyczne

ródłem tych zakłóce

wyładowania atmosferyczne zachodz

nieustannie w ró

nych miejscach globu ziemskiego.

Ocenia si

zjawiska burzowe wyst

puj

jednocze

nie na około

0,16 %

powierzchni Ziemi.

Jak wykazuj

badania statystyczne w

dej sekundzie

na całym

obszarze

wiata zdarza si

około

100

wyładowa

, pochodz

cych od

blisko

1000

burz.

da burza obejmuje pewien rejon o powierzchni rz

–

200 km

przesuwa si

z pr

dko

30 -50 km/h

Nad l

dami aktywno

ść

burzowa obserwowana jest najcz

ęś

ciej w okresie

lata i w godzinach od

czasu miejscowego

Nad morzami – zim

, w godzinach nocnych i rannych.

Burze zazwyczaj trwaj

godzin.

Aktywno

ść

burzowa ró

nych rejonów geograficznych jest niejednakowa

rodki burzowe, dla których liczba dni burzowych w roku jest

ksza

100

wyst

puj

w strefach równikowych Afryki, Ameryki Południowej

oraz w Azji.

Polska le

y w rejonie o liczbie ponad

dni burzowych w roku.

Poniewa

zakłócenia atmosferyczne podlegaj

ogólnym prawom

propagacji fal elektromagnetycznych, rozchodz

one na du

odległo

ci i dlatego, cho

znacznie osłabione, pojawiaj

nieustannie w

odbiornikach radiowych w postaci ci

głego szumu.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.1.

Zakłócenia atmosferyczne

Wyniki wieloletnich
bada

prowadzonych w

ramach ITU (CCIR) przez
kilkana

cie stacji

pomiarowych na

wiecie

umo

liwiaj

okre

lenie

poziomu zakłóce

atmosferycznych dla
dowolnego miejsca na
powierzchni kuli
ziemskiej w zale

od pory roku i pory doby.

Rys. 4.2. Zakłócenia atmosferyczne (dB I

kToB

) odniesione do 1 MHz



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.1.

Zakłócenia atmosferyczne

Na mapie s

zaznaczone izoplety poziomu

zakłóce

na cz

stotliwo

ci 1 MHz w decybelach w

stosunku do kT

przy czym k jest stał

Boltzmanna,

= 290 K - standardow

temperatur

B - skuteczn

szeroko

pasma odbiornika.

Warto

ci odczytane z mapy s

medianami

poziomu zakłóce

indukowanych w krótkiej

pionowej antenie w ci

gu czterogodzinnego

przedziału czasowego.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.1.

Zakłócenia atmosferyczne

Do okre

lenia poziomu

zakłóce

przy

stotliwo

ciach

ró

nych od 1 MHz

korzysta si

odpowiednich
wykresów (rys. 4.3).

Rys. 4.3. Poziom zakłóce

atmosferycznych w funkcji f



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.2. Zakłócenia kosmiczne

Przy cz

stotliwo

ciach przewy

szaj

cych 40 MHz poziom

zakłóce

atmosferycznych znacznie si

obni

a, poniewa

fale radiowe powstałe w rejonie wzmo

onej aktywno

burzowej nie rozchodz

jako fale jonosferyczne.

W zakresie fal metrowych głównym

ródłem zakłóce

jest:

promieniowanie nadchodz

ce z ró

nych rejonów Galaktyki oraz z

obszarów pozagalaktycznych, jak równie

promieniowanie radiogwiazd, planet, Sło

ca i Ksi

ęż

yca.

Promieniowanie

ródeł znajduj

cych si

poza Ziemi

przyj

to nazywa

PROMIENIOWANIEM KOSMICZNYM, a zakłócenia wywołane
przez to promieniowanie –

ZAKŁÓCENIAMI KOSMICZNYMI.

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.2. Zakłócenia kosmiczne

Intensywno

ść

promieniowania Galaktyki zale

y od współrz

dnych oraz od

długo

ci fali.

najsilniejsze promieniowanie dochodzi ze

rodka Galaktyki (gwiazdozbiór

Strzelca),

najmniejsze z obszarów le

żą

cych w pobli

u biegunów Galaktyki.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.2. Zakłócenia kosmiczne

Intensywno

ść

zakłóce

kosmicznych wyra

a si

pomoc

ZAST

PCZEJ TEMPERATURY SZUMOWEJ

przez któr

rozumiemy temperatur

ciała doskonale

czarnego, którego g

sto

ść

promieniowania jest równa

sto

ci promieniowania

ródła zakłóce



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.2.

Zakłócenia kosmiczne

Zwi

zek mi

dzy g

sto

promieniowania U

(w )

a temperatur

ciała doskonale czarnego

T okre

la prawo

promieniowania Plancka,

które przy cz

stotliwo

ciach radiowych mo

na wyrazi

pomoc

wzoru Rayleigha-Jeansa

w którym:

k = 1,3806 10

-23

J/K — stała Boltzmanna,

- długo

ść

fali w pró

ni.

stotliwo

ciowa zale

ść

zast

pczej temperatury

szumów kosmicznych dla wszystkich obszarów nieba ma
nast

puj

posta

∼

= 2,4.

⋅

(4.1)

(4.2)



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.2.

Zakłócenia kosmiczne

Jak wiadomo, rozgrzane ciała wypromieniowuj

energi

w postaci fal

elektromagnetycznych o ró

nych długo

ciach, od promieni

do fal

radiowych.

To promieniowanie ma charakter fluktuacyjny i powstaje w wyniku
przemiany energii kinetycznej ruchu cieplnego cz

stek ciała

promieniuj

cego na energi

elektromagnetyczn

, która rozprzestrzenia si

poza granice tego ciała.

CIAŁO DOSKONALE CZARNE (

hipotetyczne)

Ma tę właściwość, że w każdej temperaturze całkowicie

pochłania padające nań fale elektromagnetyczne o

wszystkich częstotliwościach,

Jego zdolność emisyjna jest większa niż każdego innego

ciała .

Intensywność promieniowania tego ciała zależy

wyłącznie

temperatury i częstotliwości

W zakresie częstotliwości radiowych promieniowanie jego

podlega prawu

Reyleigh’a

Jens’a

Przy większych częstotliwościach (przy h

f>>kT

)

–

obowiazuje

prawo

Planck’a



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.2.2.

Zakłócenia kosmiczne

Zale

ść

zast

pczej

temperatury

rodka

Galaktyki od długo

ci fali

opisuje z dostateczn

dokładno

wyra

enie

≈

469

2,4

(4.3)

Rys. 4.4. Zast

pcza temperatura szumów kosmicznych w funkcji f



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.3.

Szumy fluktuacyjne

Szumy fluktuacyjne objawiaj

w postaci chaotycznych

zmian potencjałów, pr

dów lub ładunków w obwodach

elektrycznych, uwarunkowanych

dyskretn

natur

ładunków elektrycznych i

ruchem cieplnym no

ników ładunków elektrycznych.

Dwa skrajne przypadki szumów fluktuacyjnych stanowi

fluktuacje pr

dów i napi

ęć

w przewodnikach

metalicznych przy termodynamicznej równowadze z
promieniowaniem (szum cieplny oporno

ci),

przewidziane przez Einsteina w 1907 r. i

fluktuacje pr

du elektronowego w diodzie pró

niowej

(szum

rutowy), przepowiedziane przez Schottky’ego w

1918 r.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



SZUMY FLUKJTUACYJNE

GENEROWANE WEWNĄTRZ UKŁADÓW

SZUM CIEPLNY

SZUM ŚRUTOWY

SZUM TYPU 1/f

SZUM IMPULSOWY

4.3.

Szumy fluktuacyjne

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W przewodnikach metalicznych jest wywołany

ruchem cieplnym no

ników ładunków (elektrony

ruchem cieplnym no

ników ładunków (elektrony

przewodnictwa ), wskutek czego na swobodnych

kra

cach przewodnika powstaje

kra

cach przewodnika powstaje

fluktuj

ró

nica

ró

nica

potencjałów, a w zamkni

tym przewodniku

potencjałów, a w zamkni

tym przewodniku

fluktuj

d makroskopowy.

Przewodniki metaliczne charakteryzuj

żą

sto

elektronów przewodnictwa i mał

długo

ich drogi

swobodnej.

Zachodzi w nich cz

ęś

ciowa wymiana energii mi

dzy

steczkami.

Własny ruch cieplny elektronów mo

na uwa

niezale

ny od przyło

onego pola.



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Ze wzgl

du na pełn

chaotyczno

ść

poruszania si

elektronów przewodnictwa widmo cz

stotliwo

ciowe

fluktuacji cieplnych jest równomierne a

do bardzo

wielkich cz

stotliwo

ci.

sto

ść

mocy dysponowanej szumu cieplnego wyra

wzorem

w którym

k - stała Boltzmana,
h = 6,62491 • 10

-34

J•s - stała Plancka,

T - temperatura przewodnika.

)

(

−

(4.4)



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W temperaturze pokojowej argument funkcji
eksponencjalnej w mianowniku wyra

enia (4.4) przyjmuje

małe warto

ci a

do cz

stotliwo

ci rz

du 10

Hz.

Rozwijaj

c funkcj

eksponencjaln

w szereg pot

gowy i

uwzgl

dniaj

c tylko pierwsze dwa wyrazy tego szeregu

otrzymujemy

Okazuje si

e w temperaturze pokojowej widmo

sto

ci mocy dysponowanej szumu cieplnego jest

równomierne do cz

stotliwo

ci rz

du 10

Hz.

ℵ

)

(

(4.5)



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Podczas obni

ania temperatury

ródła zakres cz

stotliwo

ci, w

którym widmo g

sto

dysponowanej mocy mo

uwa

za równomierne, maleje.

Na przykład w temperaturze 29 K
opadanie widma zaczyna si

przy

stotliwo

ci 400 GHz (rys. 4,5).

Rys. 4.5. Moc szumu cieplnego na dopasowanym obci

ąż

eniu



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W zdecydowanej wi

kszo

ci przypadków maj

cych

praktyczne znaczenie mo

na wi

c zakłada

e wpływ

szumu cieplnego na układ elektryczny jest ograniczony
jedynie szeroko

pasma tego układu.

na wi

c przyj

ąć

e szum cieplny ma stałe widmo

sto

ci mocy, tzn. zawiera wszystkie cz

stotliwo

ci na

jednakowym poziomie.

Z tego wzgl

du jest on równie

nazywany

SZUMEM BIAŁYM

okre

lenie „biały” implikuje obecno

ść

wszystkich kolorów

lub cz

stotliwo

ci.



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Moc dysponowana

ródła szumu cieplnego jest zatem

wprost proporcjonalna do iloczynu szeroko

ci pasma B

układu przez temperatur

ródła

N = kTB =

ℵ

Do oblicze

praktycznych wygodnie jest wyra

enie (4.6),

przedstawi

w mierze logarytmicznej w odniesieniu do

1 mW

N = -198,6 + 10 lg T + 10 lg B

Dla

ródła w temperaturze pokojowej (T = 290 K)

N = -174 + 10 lg B

[dBm]

(4.6)

(4.7)

(4.8)



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

We wzorach (4.6 - 4.8) pod poj

ciem szeroko

ci pasma B

układu nale

y rozumie

zastępczą szumową szerokość pasma,

odpowiadającą prostokątnej charakterystyce przenoszenia

zast

(f)I

powierzchnie pod

IH(f)I

zast

(f)I

równe

Rys. 4.6. Zast

pcze pasmo szumowe



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

li układ elektryczny jest opisany funkcj

przenoszenia H(f),

to zast

pcza szeroko

ść

pasma wyra

a si

zale

Szum cieplny, który mo

na traktowa

jako superpozycj

ogromnej liczby przypadkowych, praktycznie niezale

nych,

wkładów od poszczególnych elektronów jest - zgodnie z
centralnym twierdzeniem granicznym - podporz

dkowany

rozkładowi Gaussa.

)

(

)

(

⋅

∫

∞

(4.9)



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Z tego wzgl

du szum biały jest równie

nazywany

SZUMEM GAUSSOWSKIM.

Rozkład Gaussa dla zerowej warto

redniej ma posta

a jego dystrybuanta

(4.10)

)

(

−

⋅

)

(

∫

∞

−

⋅

(4.11)



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Warto

ść

rednia kwadratowa rozkładu Gaussa jest równa

wariancji

d warto

ść

skuteczna napi

cia szumu gaussowskiego

jest równa odchyleniu standardowemu (dyspersji)

Warto

ść

redni

wyprostowanego napi

cia szumu przy

prostowaniu dwupołówkowym jest równa

(4.12)

)

(

⋅

∫

∞

−



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Z zale

ci (4.12) wynika,

e stosunek warto

skutecznej do warto

redniej modułu napi

cia szumu

(współczynnik kształtu) jest równy (1,96 dB).

Przypomnijmy,

e dla sygnału sinusoidalnego współczynnik

kształtu wynosi (0,91 dB).

O tej ró

nicy współczynników kształtu przebiegów nale

pami

podczas pomiaru szumu za pomoc

przyrz

prostownikowego, kalibrowanego napi

ciem

sinusoidalnym;

wskazania przyrz

du dla szumu cieplnego s

zani

one o

1,05 dB.



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W rozkładzie Gaussa prawdopodobie

stwo wyst

pienia

dowolnie du

ego napi

cia jest zawsze ró

ne od zera.

Z tego wzgl

du poj

cie warto

ci szczytowej dla szumu

cieplnego traci sens.

Ze wzgl

dów praktycznych definiuje si

warto

ść

quasi-

szczytow

równ

warto

ci przekraczanej przez sygnał

szumowy w okre

lonym procencie czasu, zwykłe 0,01%.

Z analizy rozkładu normalnego wynika,

e warto

ść

qasi-

szczytowa wynosi 3,89

σσσσ

tzn.

w ci

gu 0,01% czasu obserwacji napi

cie szumu spełnia

warunek

InI > 3,89

σσσσ



4.3.1.

Szum cieplny

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



PARAMETRTY SZUMOWE

NAPIĘCIE (PRĄD)

SZUMÓW

( i

)

NAPIĘCIE (PRĄD)

SZUMÓW

(

)

MOC SZUMÓW

TEMPERATURA

SZUMOWA

TEMPERATURA

SZUMOWA

WSPÓŁCZYNNIK

SZUMÓW

WSPÓŁCZYNNIK

SZUMÓW

4.3. PARAMETRY SZUMOWE

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Rozpatrzmy

ródło

szumu cieplnego w
postaci rezystora o
rezystancji R i
temperaturze T.

Zast

pczy schemat

rezystora jako

ródła

szumowego mo

przedstawi

w postaci

generatora o sile
elektromotorycznej e

poł

czonego szeregowo

z idealnym, bezszumnym
rezystorem o tej samej
rezystancji R.

Rys. 4.7. Schemat zast

pczy

(Thevenin’a)

ródła szumu cieplnego



4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

li ten generator jest obci

ąż

ony rezystorem R

, jak to

pokazano na rys. 4.7, to maksymalna moc szumu wydziel

w rezystorze obci

ąż

cym wówczas, gdy R

= R, jest

ona przy tym równa e

nsk

/4R. Jest to moc dysponowana

ródła, któr

okre

la wzór (4.6) .

Mamy wi

kTBR

nsk

(4.13)



4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W podobny sposób mo

zbudowa

schemat

zast

pczy w układzie

Nortona (rys. 4.8).

Warto

ść

skuteczna pr

zast

pczego

ródła

dowego jest równa

Rys. 4.8. Schemat zast

pczy (Norton’a)

ródła szumu cieplnego

kTBG

nsk



4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

gdzie: G = R

-1

(4.14)

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu

4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu

cieplnego

li dwa szumi

rezystory R

i R

poł

czone szeregowo, to

układ zast

pczy takiego

poł

czenia mo

utworzy

z poł

czenia

schematów zast

pczych

dla ka

dego z rezystorów.

W wypadkowym
schemacie zast

pczym

sumuj

rezystancje

R = R

+ R

i SEM

Rys. 4.9. Szeregowo poł

czone szumi

ce rezystory



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Poniewa

siły elektromotoryczne obu generatorów s

nieskorelowane, wi

warto

ść

skuteczna napi

cia wytwarzanego przez oba rezystory jest

równa pierwiastkowi kwadratowemu z sumy warto

rednich

kwadratowych napi

ęć

generowanych przez ka

dy rezystor

Dla równoległego poł

czenia rezystorów warto

ść

skuteczna

zast

pczej siły elektromotorycznej wyra

a si

zale

)

(

kTB

nsk

(4.15)

)

(

kTB

nsk

⋅

(4.16)



4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W ogólnym przypadku dowolnego dwójnika rezystywnego, którego
wszystkie rezystory znajduj

w jednakowej temperaturze,

skuteczna wartość szumu na otwartych zaciskach dwójnika jest

proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z rezystancji dwójnik

mierzonej na jego zaciskach, niezale

nie od sposobu poł

czenia

rezystorów w dwójniku.

Elementy reaktancyjne LC w dwójniku RLC nie bior

udziału w

generacji szumu.

Jednak

e - poniewa

impedancja elementów reaktancyjnych jest

funkcj

stotliwo

ci - to

szum na zaciskach dwójnika RLC jest w ogólności funkcją częstotl

iwości



4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W ogólnym przypadku biernego liniowego dwójnika o impedancji

Z(f) = R(f) + jX(f)

skuteczna warto

ść

napi

cia szumu na otwartych zaciskach w w

skim

mie cz

stotliwo

ci df jest równa

)

(

kTR

nsk

(4.17)



4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

4.3.1.1. Schemat zast

pczy

ródła szumu cieplnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.3.1.2. Równowa

na temperatura szumów

4.3.1.2. Równowa

na temperatura szumów

Moc dysponowana

ródła szumu cieplnego jest wprost

proporcjonalna do jego temperatury, mo

na wi

c mówi

temperaturze szumowej

ródła.

W przypadku

ródła szumu cieplnego temperatura szumowa jest

równa temperaturze fizycznej, T

= T

fiz

Poj

cie temperatury szumowej mo

na rozci

ąć

na dowolne

ródła

szumów przez wprowadzenie TEMPERATURY RÓWNOWA

NEJ.

Równoważna temperatura szumów jest równa temperaturze źródła szu

cieplnego wytwarzającego na dopasowanym obciążeniu w wąskim

pasmie

częstotliwości

taką samą moc, jaką wydziela rozpatrywane źródło

⋅

(4.18)



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.3.1.2.

Równowa

na temperatura szumów

Nale

y zaznaczy

e w ogólnym przypadku równowa

temperatura szumów jest funkcj

stotliwo

ci, T

= T

(f) .

Poj

cie równowa

nej temperatury szumów mo

na stosowa

nie tylko do

ródeł szumów jako takich, ale równie

Moc szumów mierzona na wyjściu wzmacniacza

na wyrazi

przez równowa

temperatur

szumów.

przez równowa

temperatur

szumów.

Szum pojawiający się na zaciskach anteny odbiorczej pod wpływem

promieniowania Ziemi i promieniowania kosmicznego

na okre

równie

przez podanie równowa

nej

na okre

równie

przez podanie równowa

nej

temperatury szumów.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Mówimy wówczas o TEMPERATURZE SZUMOWEJ ANTENY.

Im wi

ksza moc szumów odbieranych przez anten

, tym

ksza jest jej temperatura szumowa.

Na przykład temperatura szumowa anteny mikrofalowej, przy f
= 5 GHz, skierowanej na Sło

ce wynosi około

4500 K

a skierowanej na „zimne” niebo wynosi tylko

20 K



4.3.1.2.

Równowa

na temperatura szumów

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Szum

rutowy jest spowodowany dyskretnym charakterem no

ników

ładunku i wyst

puje w wi

kszo

ci elektronicznych elementów

czynnych.

Szum

rutowy w lampach elektronowych jest zwi

zany ze

statystycznym charakterem emisji elektronów z katody.

Poniewa

ruch pojedynczego elektronu (od chwili opuszczenia

katody) jest okre

lony zarówno polem zewn

trznym, jak i wzajemnym

oddziaływaniem z innymi cz

steczkami, emisj

oddzielnych

elektronów mo

na rozpatrywa

jako zdarzenia statycznie niezale

w czasie i wzdłu

powierzchni katody; całkowity pr

d emisji z katody

doznaje przypadkowych waha

warto

redniej.



4.3.2. Szum

rutowy

4.3.2. Szum

rutowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Widmo szumu

rutowego jest równomierne a

do bardzo wielkich

stotliwo

ci i jest ograniczone sko

czonym czasem przelotu

elektronów od katody do anody.

Według Schottky’ego warto

ść

rednia kwadratowa pr

du szumowego

w diodzie w warunkach nasycenia w małym przedziale cz

stotliwo

df jest równa

przy czym

e = 1,6022 10

-19

C - ładunek elektronu,

redni pr

d anodowy.

⋅

(4.19)



4.3.2. Szum

rutowy

4.3.2. Szum

rutowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Szum

rutowy w elementach półprzewodnikowych jest spowodowany

przez

niki przepływaj

ce przez zł

cze i ulegaj

ce rekombinacji, przez

niki przepływaj

ce przez zł

cze i powracaj

ce bez rekombinacji oraz

przez

niki tworz

ce ładunek przestrzenny w pobli

u zł

cza.

Szum

rutowy powstaje wskutek sumowania du

ej liczby

niezale

nych składowych, zgodnie z centralnym twierdzeniem

granicznym jest on wi

c - podobnie jak szum cieplny -

podporz

dkowany rozkładowi normalnemu.

sto

ść

widmowa mocy szumu

rutowego w całym praktycznie

nym przedziale cz

stotliwo

ci jest stała.

Szum

rutowy mo

emy wi

c równie

uwa

za szum biały.



4.3.2.

Szum

rutowy

Szum

rutowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Wyst

puj

jednak dwie wa

ne ró

nice mi

dzy szumem

rutowym i szumem cieplnym.

sto

ść

mocy szumu cieplnego jest proporcjonalna do

temperatury, podczas gdy g

sto

ść

mocy szumu

rutowego bezpo

rednio od temperatury nie zale

warto

ść

skuteczna szumu

rutowego jest proporcjonalna

do pierwiastka kwadratowego z pr

du, zale

y wi

c od

warto

ci sygnału.

W przypadku szumu cieplnego takiej zale

ci nie było.



4.3.2. Szum

rutowy

4.3.2. Szum

rutowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



SZUM

RUTOWY

SZUM

RUTOWY

- dyskretny charakter no

ników ładunku

LAMPY ELEKTRONOWE

- statystyczny charakter

emisji elektronów

LAMPY ELEKTRONOWE

- statystyczny charakter

emisji elektronów

ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

- no

niki przepływaj

ce przez zł

cze

z rekombinacj

, bez i

tworz

ce ładunek przestrzenny

ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

- no

niki przepływaj

ce przez zł

cze

z rekombinacj

, bez i

tworz

ce ładunek przestrzenny

4.3.2. Szum

rutowy

4.3.2. Szum

rutowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Trzecim rodzajem szumów, maj

cym równie

rozkład normalny, jest

szum typu 1/f, nazwany tak ze wzgl

du na charakterystyczny jego

wzrost ze zmniejszaniem cz

stotliwo

ci.

Szum tego typu w przyrz

dach elektronowych i jonowych jest

zwi

zany z niewielkimi zmianami zdolno

ci emisyjnej katody (w

czasie i na powierzchni katody), powoduj

cymi powstawanie

fluktuacji elektrycznych, których widmo o charakterze 1/f le

y w

zakresie małych cz

stotliwo

ci, zwykle mniejszych od 100 kHz

szum (migotania katody).

Zjawisko migotania jest zwi

zane z odparowaniem atomów

materiału katody, dyfuzj

atomów z gł

bokich warstw ku

powierzchni katody, bombardowaniem katody przez dodatnie jony i
zmianami strukturalnymi, fluktuacjami warstw obcych atomów na
powierzchni katody.



4.3.3.

Szum typu 1/f

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Szum o widmie 1/f obserwuje si

równie

podczas

przepływu pr

du przez przewodniki niemetaliczne.

Zjawisko to tłumaczy si

ziarnist

struktur

materiału

przewodnika, która powoduje,

e przepływ pr

du nie

zachodzi równomiernie w całej masie przewodnika, lecz
jodynie w miejscu styku oddzielnych ziaren.

W trakcie przepływu pr

du mo

e zachodzi

lokalne

przegrupowanie pojedynczych ziaren i kontaktów mi

dzy

nimi, co prowadzi do powolnych impulsowych zmian
całkowitej warto

ci rezystancji.

W przewodnikach metalicznych nie obserwuje si

takiego zjawiska.



4.3.3.

Szum typu 1/f

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Szumy strukturalne mog

równie

wyst

powa

czynnych elementach półprzewodnikowych.

na je jednak ograniczy

przez wła

ciwe pokrycie

powierzchni półprzewodnika.

W tranzystorach unipolarnych z izolowan

bramk

szum

typu 1/f ma znaczn

warto

ść

Dlatego te

tranzystory te w ogóle nie s

stosowane przy

stotliwo

ciach akustycznych.



4.3.3.

Szum typu 1/f

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



SZUMY TYPU 1/f

W PRZYRZĄDACH

ELEKTRONOWYCH

JONOWYCH

- niewielkie zmiany

zdolności emisyjnej

katody

W PRZYRZĄDACH

ELEKTRONOWYCH

JONOWYCH

niewielkie zmiany

dolności emisyjnej

katody

W PRZEWODNIKACH

NIEMETALICZNYCH

- ziarnista struktura

materiału przewodnika

W PRZEWODNIKACH

NIEMETALICZNYCH

ziarnista struktura

materiału przewodnika

W CZYNNYCH

ELEMENTACH

PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

- w tranzystorach unipolarnych

z izolowaną bramką

szczególnie duży

(nie stosowane dla m.cz.)

W CZYNNYCH

ELEMENTACH

PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

tranzystorach unipolarnych

z izolowaną bramką

szczególnie duży

(nie stosowane dla

m.cz

4.3.3. Szumy typu 1/f

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.3.4. Szum impulsowy

Szum impulsowy stanowi

krótkie „wybuchy” (burst)

energii, o prawie płaskim widmie w całym praktycznie
wa

nym zakresie cz

stotliwo

ci.

Przyczynami szumu impulsowego s

procesy przej

ciowe podczas komutacji w centralach

telefonicznych,

wyładowania koronowe w liniach transmisyjnych,

niedostateczne tłumienie mi

dzy torami transmisyjnymi ró

nych

systemów,

wyst

powanie burz z piorunami w pobli

u torów napowietrznych i

kablowych, a tak

e w pobli

u tras linii radiowych

i inn.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Wyst

puj

ce przy tym trzaski nie maj

znaczenia

podczas odbioru informacji przez człowieka, poniewa

ich poziom nie jest tak wysoki, aby utrudni

rozumienie

mowy.

W systemach impulsowo-kodowych i podczas transmisji
danych natomiast wpływ szumu impulsowego mo

e by

znaczny, poniewa

odbiorniki nie rozró

niaj

impulsów

szumowych od impulsów sygnałowych.



4.3.4. Szum impulsowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji



SZUMY IMPULSOWY

STANY NIEUSTALONE

PODCZAS KOMUTACJI

W CENTRALACH

TELEFONICZNYCH

STANY NIEUSTALONE

PODCZAS KOMUTACJI

W CENTRALACH

TELEFONICZNYCH

WYŁADOWANIA

KORONOWE

W LINIACH

TRANSMISYJNYCH

WYŁADOWANIA

KORONOWE

W LINIACH

TRANSMISYJNYCH

BURZE Z WYŁADOWANIAMI

W POBLIśU

-LINII TRANSMISYJNYCH

- LINII RADIOWYCH

BURZE Z WYŁADOWANIAMI

W POBLIśU

LINII TRANSMISYJNYCH

LINII RADIOWYCH

NIEDOSTATECZNE

TŁUMIENIE

MIĘDZY

TORAMI

TRANSMISYJNYMI

NIEDOSTATECZNE

TŁUMIENIE

MIĘDZY

TORAMI

TRANSMISYJNYMI

4.3.4. Szumy impulsowy

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

4.4. Współczynnik szumów F

Temperatura szumowa T

Przy wzmacnianiu sygnału, szumy generowane we
wzmacniaczu dodaj

do zewn

trznych szumów

zawartych w sygnale wej

ciowym.

Powoduje to pogorszenie stosunku sygnału do szumu na
wyj

ciu wzmacniacza w porównaniu z warto

tego

stosunku na wej

ciu.

Wła

ciwo

ci szumowe wzmacniacza mo

scharaktery-zowa

za pomoc

współczynnika szumów.

Poj

cie współczynnika szumów odnosimy do tzw.

wzmacniacza idealnego - bezszumnego.

Schemat blokowy wzmacniacza idealnego pokazano na
rys. 4.10.



Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Zakładamy,

e wzmacniacz jest urz

dzeniem liniowym, którego

funkcj

wzmocnienia mocy oznaczmy przez G

(f) = S

Nast

pnie zakładamy,

e wzmacniacz jest obustronnie

dopasowany, i

e jedynym

ródłem szumu na wej

ciu jest

rezystancja ( w temperaturze T

= 290 K) doł

czona do zacisków

wej

ciowych wzmacniacza.

(f)

obc

Rys. 4.10. Wzmacniacz bezszumny



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Moc szumu doprowadzonego na wej

cie wzmacniacza

w w

skim przedziale cz

stotliwo

ci df jest - zgodnie z

zale

(4.6) – równa

= k T

df.

Moc szumu na wyj

ciu wzmacniacza idealnego

0wy

= G

(f) kT

df.

(4.20)

(4.21)



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Współczynnikiem szumów wzmacniacza rzeczywistego
nazywamy stosunek całkowitej mocy szumu dN

wydzielanej na dopasowanym obci

ąż

eniu w w

skim

mie cz

stotliwo

ci df do mocy szumu na wyj

ciu

wzmacniacza idealnego

Współczynnik szumów okre

lony (4.22) jest funkcj

stotliwo

ci.

Nazywamy go współczynnikiem szumów przy ustalonej
cz

stotliwo

ci (spot noise figure).

(4.22)

wzm

)

(

)

(

)

(

⋅



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Inna - ekwiwalentna - definicja współczynnika szumów
opiera si

na pogorszeniu stosunku sygnał/szum przy

przej

ciu sygnału przez układ elektryczny.

Współczynnikiem szumów według tej definicji nazywamy

iloraz stosunku sygnał/szum na wejściu przez stosunek

sygnał/szum na wyjściu układu w warunkach dopasowania i

standardowej, T

, temperaturze źródła szumu

Wprowad

my oznaczenia:

, N

- odpowiednio moc sygnału i szumu na wej

ciu wzmacniacza

w warunkach dopasowania,

, N

–

odpowiednio moc sygnału i szumu na wyj

ciu

wzmacniacza w warunkach dopasowania.



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Zgodnie z podan

ej definicj

emy zapisa

ródło szumu wej

ciowego znajduje si

w standardowej

temperaturze, wi

c moc szumu na wej

ciu jest okre

lona

zale

(4.20) stosunek S

ponadto okre

wzmocnienie G

(f), mamy wi

co pokrywa si

z zale

(4.22).

)

(

(4.23)

)

(

)

(



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Drugim wa

nym parametrem jest

redni współczynnik

szumów

przy czym

- całkowita moc szumów na wyj

ciu wzmacniacza,

- wzmocnienie mocy wzmacniacza przy

redniej

stotliwo

ci,

- zast

pcza szumowa szeroko

ść

pasma wzmacniacza.

(4.24)



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Zgodnie z zale

(4.9) zast

pcz

szumow

szeroko

ść

pasma wzmacniacza mo

emy przedstawi

postaci

Moc szumów na wyj

ciu wzmacniacza wyra

a si

wzorem

(4.25)

∫

∞

⋅

)

(

∫

∞

)

(

)

(

(4.26)



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Podstawiaj

c wyra

enia (4.25) i (4.26) do zale

(4.24 ) otrzymujemy

Współczynnik szumów wyra

a si

sto w mierze

logarytmicznej

= 10 lg F.

(4.27)

∫

∞

)

(

)

(

)

(

(4.28)



4.4.1. Współczynnik szumów F

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Wła

ciwo

ci szumowe wzmacniacza mo

na równie

scharakteryzowa

przez okre

lenie jego temperatury

szumowej.

Rozpatrzmy obustronnie dopasowany wzmacniacz
opisany przez funkcj

przenoszenia mocy G

(f).

li do zacisków wej

ciowych wzmacniacza jest

doł

czone

ródło szumu o temperaturze T

, to

moc szumów na wyj

ciu wzmacniacza w w

skim

przedziale cz

stotliwo

ci df składa si

przetransponowanej mocy szumu

ródła G

(f)kT

df i

mocy szumów N

wł

generowanych w samym

wzmacniaczu.



4.4.2. Temperatura szumowa T

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

drug

ęść

mocy szumów wyj

ciowych mo

odnie

ść

do zacisków wej

ciowych wzmacniacza i

przypisa

jej zast

pcz

temperatur

szumow

Mamy wi

= G

(f) k(T

+ T

) df.

Innymi słowy,

zastępcza temperatura szumowa wzmacniacza jest to temperatura źródła,
które dołączone do ekwiwalentnego bezszumnego wzmacniacza daje na
jego wyjściu taką samą moc szumu, jak wzmacniacz rzeczywisty połączony z
nieszumiącym źródłem

W ogólnym przypadku zast

pcza temperatura szumowa

wzmacniacza jest funkcj

stotliwo

ci.

(4.29)



4.4.2. Temperatura szumowa T

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Porównuj

c zale

ci (4.29) i (4.22) znajdujemy zwi

zek

dzy współczynnikiem szumów i zast

pcz

temperatur

szumow

(F-1).

Zdefiniowane wy

ej poj

cia współczynnika szumów i

zast

pczej temperatury szumów odnosz

dowolnego czwórnika aktywnego lub pasywnego.

Przez G

(f) nale

y wówczas rozumie

funkcje

przenoszenia mocy czwórnika.

(4.30)



4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

W przypadku kaskadowego poł

czenia N czwórników

o zast

pczych temperaturach szumowych T

, T

, ..., T

funkcjach przenoszenia mocy

, G

, ..., G

zast

pcza temperatura szumowa kaskady wyra

a si

zale

(4.31)

−

Rys. 4.11. Kaskada czwórników



4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

kaskady czwórników

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Wykorzystuj

c zwi

zek mi

dzy zast

pcz

temperatur

szumow

a współczynnikiem szumów mo

na z

zale

ci (4.31) otrzyma

wyra

enie na współczynnik

szumów kaskady czwórników

przy czym

, F

,…, F

- współczynniki szumów poszczególnych

czwórników.

(4.32)

−



4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

kaskady czwórników

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Moc szumu na wej

ciu i wyj

ciu tłumika jest jednakowa,

zatem - zgodnie z definicj

(4.23) - współczynnik szumów

tłumika o standardowej temperaturze jest wprost równy
wnoszonemu przeze

tłumieniu L

F = L

Zast

pcza temperatura szumowa tłumika wyra

a si

natomiast wzorem

= T (L

– 1)

przy czym T jest temperatur

fizyczn

tłumika.

(4.33)

(4.34)



4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

dopasowanego tłumika rezystywnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Wyra

enie (4.34) mo

na wykorzysta

do okre

lenia

wpływu strat w torze ł

cym odbiornik radiowy z

anten

li tor znajduje si

w temperaturze pokojowej (290 K),

to jego zast

pcza temperatura szumowa wyra

a si

nast

puj

zale

przybli

≈

66,8 L

przy czym L

< 0,5 - tłumienie toru w decybelach.

Z zale

ci (4.35 ) wynika,

e na ka

dziesi

ęść

decybela tłumienia wnoszonego przez tor, temperatura
szumowa odbiornika wzrasta o 6,7 K.

(4.35)



4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

dopasowanego tłumika rezystywnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

PRZYKŁAD

Małoszumny odbiornik o zast

pczej temperaturze szumowej

25 K

(~14 dB)

jest poł

czony z anten

za pomoc

odcinka falowodu o

tłumieniu

0,1 dB

Zast

pcza temperatura szumowa odbiornika wzrasta w takim układzie

zast

31,7 K

(~15 dB)

Jest wi

c o

∆

zast

[dB] =

1 dB

ksza ni

samego odbiornika.

Stosunek S/N na wyj

ciu odbiornika pogarsza si

o 1,1 dB (1 dB ze wzgl

du na

wzrost szumów i 0,1 dB ze wzgl

du na tłumienie sygnału u

ytecznego).

4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

dopasowanego tłumika rezystywnego

Dr in

. W.J. Krzysztofik

8 Podstawy Telekomunikacji

Powy

szy przykład dowodzi,

e nawet niewielkie straty w torze ł

cym

anten

z małoszumnym odbiornikiem mog

znacznie pogarsza

jako

ść

odbioru

radiowego.

li tłumienie toru przekracza kilka decybeli (L> k dB), to zast

pcza

temperatura szumowa toru d

ąż

y do warto

ci asymptotycznej T

≅

290 K, tzn.:

4.4.3. Współczynnik F i Temperatura T

dopasowanego tłumika rezystywnego

)

(

)

(

⋅

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
9 PodsTel wyk ad Odporno na Zak cenia
Wyk ad 5 6(1)
Wyk ad II
Tkanki wyk ad 1
Ekonomika Transportu wyk+ad 1
Wyk ad Fizyka 2
Wyk ad 04
Na wyk ad id 312279 Nieznany
!BSI, wyk ad 4
PGP-PZP - wyk ad - 30-01-2010, Zamówienia publiczne UEK
PGP-PZP - wyk ad - 13-02-2010, Zamówienia publiczne UEK
Wyk éad

więcej podobnych podstron