docPodstawy telekomunikacji
download 
Reklamacja Transkrypt
Podstawy telekomunikacji
Podstawy telekomunikacji Dr hab. inż. Andrzej Kucharski Wykład 08 SZUMY I ZAKŁÓCENIA Bierzemy pasmo częstotliwości, całkujemy pole (pod linią w wybranym pasmie), interesuje nas szum w wybranym pasmie, a nie to czy szum jest biały czy nie. Jeżeli szum nie jest biały w danym pasmie to mówi się, że to szum różowy. hf ℑn f = hf - gęstość mocy dysponowanej szumu cieplnego kT e −1 −34 stała Plancka h=6,62491∗10 J ∗s −23 J k =1,38∗10 - stała Boltzmanna K T - temperatura w Kelvinach Załóżmy T =290K (17oC); tę temperaturę przyjęto telekomunikacyjnych. hf −13 ≈1,5∗10 ∗ f , gdzie f to częstotliwość w [Hz] kT Jeżeli f 1012 to do rozważań w systemach hf jest małą liczbą (ale wystarczającą) (prawdziwa telekomunikacja kończy kT się na 20-30 GHz) x2 x3 ...≈1x 2 ! 3! nf nf ℑn f = = =kT nf nf - Gęstość widma nie zależy od częstotliwości dla f 1012 1 −1 kT kT e x =1x N =kTB sz - moc szumów (szacowanie szumów cieplnych) B sz - szerokość pasma N [dBm ]=−198,610 log T 10 log B Krzywa przenoszenia wzmacniacza: K(f) – wzmocnienie (moc lub napięcie) [dB]. Wybieramy max, odejmujemy 3 dB. Wniosek: B nie jest pasmem 3 decybelowym. (!!!) to jest umowna definicja pasma. Dobieramy szerokość prostokąta tak, by jego pole było równe polu wybranemu w K(f). Im bardziej obłe K(f) tym większa różnica między B3 a B sz . ∞ 1 B sz = ∣H f ∣2 df ∫ 2 ∣H f ∣ 0 Za powstawanie szumów cieplnych odpowiadają rezystory, przewodność cieplna przewodników; w szczególności cewki. Możemy dodawać moc szumów, ale nie możemy dodawać napięć rezystorów, R1 T 1R2 T 2 T= , T – temperatura zastępcza rezystorów. R1R2 np. N =kTB sz - wzór mający służyć do liczenia różowego rodzaju szumów dN =kT df , df - element częstotliwości (pasmo częstotliwości) dN =kT z df - do liczenia szumów niecieplnych (mimo T z (temperatury zastępczej) we wzorze, dobieramy T z szumu) T z= dN df ∗k Nie wolno wystawiać anten na Słońce. T z=6000K - miara mocy szumów gdy antena jest wycelowana na Słońce, to nie znaczy, że antena tak się rozgrzała) WNIOSEK: dla dowolnego źródła szumów (cieplne i niecieplne) możemy wprowadzić temperaturę zastępczą T z WSPÓŁCZYNNIK SZUMÓW WZMOCNIENIA df - element częstotliwości dN we dN wy=dN we−Ga f dN wzm Ga f - wzmacniacz; w nim też występują szumy. Ile szumów dokłada taki wzmacniacz? O tym mówi współczynnik szumów wzmocnienia F f dN wzm=kT 0 df ; dN wzm - elementarne szumy wzmocnienia dN wy 1F f = - NIE NALEŻY PAMIĘTAĆ – nie mówi o sygnale G a f k T 0 df S N F f = S N we - te definicje są równoważne, ale ta mówi o sygnale. wy Czy faktycznie są równoważne? (DOWÓD) S wy =S we Ga f S we S we S N we k T 0 df k T 0 df dN wy F f = = = = S wy S we G a f G a f k T 0 df S N wy dn wy dnwy Widzimy, że to to samo, więc po co dwa wzory? → zawsze łatwiej w praktyce jest mierzyć to, co zaznaczone klamrą niż mały („niski”) prążek szumu. dN wzm=kT z df Ga f - taką postać się przyjmuje, ponieważ: dN wy=kT 0 df G a f kT z df g a f =k T 0T z df Ga f k T 0T z df G a f T 0T z T F= = =1 z G a f kT 0 df T0 T0 T z= F −1T 0 → F zgodnie z definicją jest wielkością bezwymiarową, to wniosek jest taki, że F można wyrazić w dB: F [dB]=10 log F Jaki będzie szum kaskadowy wzmacniaczy gdy znamy ich wszystkie parametry? G=? F=? T z =? G=G1 G 2 ... G N dN we1=kT 0 df dN wy1=kT 0 df G 1kT z1 df G 1 =k T 0T z1 df G 1=dN we2 T dN wy2=k T 0T z1 df G 1 G 2kT z2 G 2=k df T 0T z1 z2 G 1 G 2 G1 T T z4 T zN Tz2 T z=T z1 z3 ... G1 G1 G 2 G 1 G 2 G 3 G1 G 2 ... G N F −1 T 0 F N −1T 0 F −1 T 0= F 1 −1 T 0 2 ... , po skróceniu T 0 : G1 G1 G 2 ...G N −1 F FN F =F 1 2 ... , czyli: G1 G1 G2 ... G N −1 Pierwszy stopień musi mieć jak najmniejsze szumy własne i jak największe wzmocnienie. [ ] Tłumienie: S N F= S N we S we = L , dla tłumików współczynnik szumów jest równy tłumieniu. S wy = wy f ' t = f t n n t S wy N wy [ ] S N S N =f wy Istnieją systemy, S N wy we S N w i dobre we S S = N wy N S S N wy N we których we systemy przezroczyste, systemy złe:
