Сверхширокополосные системы связи

В современном мире объемы потоков информации, передаваемых по радиоканалам, растут стремительно. Черно-белые и особенно цветные телевизионные изображения, массивы данных при межкомпьютерных соединениях, телеметрическая информация в больших системах - все это требует передачи десятков и сотен мегабит в секунду.

Известно, что предельная пропускная способность канала связи (максимальное количество информации, передаваемое по каналу, бит/с) определяется формулой Шеннона:

= Δf·log(1 + PS/PN), (3.1)

где Δf - рабочая полоса частот канала связи; PS - мощность сигнала; PN - мощность шума в полосе частот канала.

Из формулы видно, что при фиксированной полосе частот увеличить объем передаваемой по радиоканалу информации можно за счет повышения мощности сигнала. Однако рост излучаемой мощности ограничен несколькими факторами. Прежде всего, уровень мощности на определенном расстоянии от излучающей системы не должен превышать предел безопасности для организма человека. Важно также отсутствие взаимных помех радиосистем в реальных условиях эксплуатации, т. е. электромагнитная совместимость (ЭМС). Поскольку современные радиосистемы относительно узкополосны и каждая из них работает в отведенной для нее полосе частот, требования ЭМС ограничивают излучения системы за пределами выделенной полосы - т.н. нежелательные излучения. К ним относятся внеполосные и побочные радиоизлучения, а также индустриальные радиопомехи. Ограничения на нежелательные излучения в каждой стране определены соответствующими законодательствами.

Из уравнения Шеннона также следует, что пропускная способность канала линейно зависит от рабочей полосы частот Δf. Для увеличения объема передаваемой информации необходимо ее расширять. Поэтому в последние годы, благодаря успехам микроэлектроники в области создания скоростной элементной базы, стали быстро развиваться средства передачи информации на основе сверхширокополосных (СШП) сигналов.

Согласно определению Федеральной Комиссии Связи США, сверхширокополосными называются сигнал или система с относительной полосой частот η более 0,25 или с шириной спектра более 1,5 ГГц. Относительная полоса частот η определяется как:

η = 2 (fверх - fнижн) / (fверх + fнижн), (3.2)

где fверх и fнижн - верхняя и нижняя частоты спектра по уровню -10 дБ относительно максимума излучения. Центральная частота излучения определяется как среднее значение между верхней и нижней частотой fц = (fверх - fнижн) / 2. Отдельно в ГОСТ Р 51319-99 предложено определение СШП-передатчика: к сверхширокополосным относят передатчики, у которых η > 0,2 или абсолютная полоса частот больше 500 МГц.

СШП-системы связи сегодня - весьма перспективное направление. Однако поскольку СШП-системы занимают весьма широкие полосы частот, возникла проблема электромагнитной совместимости СШП-систем с традиционными узкополосными (УП) системами, действующими в том же спектральном диапазоне, несмотря на то, что спектральная плотность мощности СШП-систем очень мала. Поэтому сегодня актуальны численные оценки этой мощности, позволяющие сформулировать требования к СШП-системам и обеспечить их электромагнитную совместимость с другими системами в соответствии с действующим законодательством различных стран и регионов.

Нормы нежелательных радиоизлучений

Для совместной работы УП- и СШП-систем необходимо обеспечить отсутствие помех со стороны последних. Для этого уровень излучения СШП-систем должен соответствовать самым жестким законодательным нормам на нежелательные излучения для УП-радиосистем, что автоматически обеспечивает ЭМС СШП- и УП-систем в заданной полосе частот. Рассмотрим нормы разных стран на нежелательные излучения.

В Российской Федерации государственными отраслевыми стандартами определены нормы, ограничивающие уровни мощности внеполосных радиоизлучений, побочных радиоизлучений и индустриальных радиопомех. При этом самые жесткие нормы установлены на уровни излучения индустриальных радиопомех, поэтому будем рассматривать именно их.

Для индустриальных радиопомех на частотах ниже 30 МГц нормируют магнитную составляющую напряженности поля, на частотах от 30 до 1000 МГц - электрическую составляющую напряженности поля, на частотах выше 1000 МГц - мощность излучения (табл.3.1, [3]). Для сравнения различных видов нормируемых величин в таблице приведены их значения, пересчитанные в мощность, излучаемую изотропным источником Pi, и его спектральную плотность мощности W.

Лучшие статьи по информатике

Регистры хранения
Цель работы: Изучить один из основных узлов ЭВМ - регистр хранения (память), приобрести навыки в сборке наладке и экспериментальном исследовании регистра. ...

Физические принципы работы и способы применения обнаружителей пустот
Для получения доступа к сведениям, носящим конфиденциальный характер, в любой организации средствами технической разведки злоумышленника (чащ ...

Проектирование передатчика с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы
При расчете радиопередающего устройства необходимо отметить назначение передатчика. Назначение передатчика - преобразование энергии источника питания в э ...