Расчет мощности тепловых шумов и оценка влияния параметров сигналов на мощности тепловых шумов на выходе каналов
Необходимо рассчитать значение тепловых шумов в Ршт на выходе канала в соответствии с выражением
| где | 
| - мощность сигнала на выходе канала, соответствующая требуемому уровню (+4,35 дБм); |
| - коэффициент шума радиоприемника; | |
| - постоянная Больцмана; | |
| - температура термодинамического равновесия; | |
| - мощность радиосигнала на входе приемника; | |
| - ширина спектра сигнала (полоса частот канала); | |
| - общая частота следования видеоимпульсов всех каналов; | |
| - период следования видеоимпульсов всех каналов; | |
| - девиация временного положения канального импульса. |
Из этой формулы мы знаем значения следующих величин:
[Дж/град];
[К];
[кГц].
Пересчитаем исходные данные и данные из формулы из дБ, поскольку все единицы в формуле для расчета мощности представлены в системе СИ. Это значит, что из дБ необходимо перевести коэффициент шума радиоприемника и требуемую мощность сигнала по формуле
Тогда значение коэффициента шума радиоприемника, пересчитанное в разы
Значение требуемой мощности сигнала на выходе канала, пересчитанное в Ватты
Далее найдем мощность радиосигнала на входе приемника. Считаем ее значение равным реальной чувствительности приемника, которую необходимо найти по формуле
Подставляя известные значения, получаем
Найдем число каналов, которое можно образовать в групповом сигнале по формуле
Рассчитаем мощность тепловых шумов, подставляя известные значения в формулу
После расчета значения мощности тепловых шумов по формуле, переведем значения из Вт в дБ, воспользовавшись формулой
Найдем период следования видеоимпульсов всех каналов, в том числе и канала СС, по формуле
Полоса частот, занимаемая радиосигналом с частотной манипуляцией, определяется выражением
Рассчитанные значения занесем в таблицу 1.
Таблица 1 – Результаты расчетов параметров каналов систем передачи информации с ВРК
| Параметры Единицы | Ршт, Вт | РС ВХ, Вт | Nk | Fk, Гц |  , Гц
|
| в системе СИ | 2,604  10-7
| 3,2 10-12
| 0,2 106
| 5,11 106
| |
| в дБ | -65,844 | -114,949 | - | - | - |
Оценка качества когерентной обработки сигналов в многоканальных радиотехнических системах
2.1 Исследование зависимости уровня теплового шума многоканальной РТС от количества каналов в ГС
Для Nk=12:
Для Nk=24:
Для Nk=30:
Таблица 2 – Результаты исследования зависимости уровня тепловых шумов на выходе канала от количества каналов в ГС
| Nk | PШТ, Вт | PШТ, дБ |
| -69,032 | |
| -66,021 | |
| -65,844 | |
| -65,052 |
График зависимости, построенный на основе рассчитанных величин, приведен на рисунке 1.
2.2 Исследование зависимости уровня теплового шума многоканальной РТС от уровня радиосигнала на входе приемника
Проведем дополнительные вычисления относительно значения длительности канального импульса.
Для 
мкс:
Для 
мкс:
Таблица 3 – Результаты исследования зависимости уровня тепловых шумов на выходе канала от уровня входного сигнала
 , мкс
| PC BX, Вт | PC BX, дБ | PШТ, Вт | PШТ, дБ |
| 0,3 | 
| -112,73 | 
| -72,499 |
| 0,5 | 
| -114,95 |
| -65,844 |
| -117,96 | 
| -56,813 |
График зависимости, построенный на основе рассчитанных величин, приведен на рисунке 2.
2.3 Исследование зависимости ширины спектра радиосигнала от длительности канального импульса
Проведем дополнительные вычисления относительно значения длительности канального импульса.
Для мкс:
Для 
мкс:
Для мкс:
Таблица 4 – Результаты исследования зависимости ширины спектра от длительности КИ
| , мкс
| , МГц
|
| 0,3 | 7,77 |
| 0,5 | 5,11 |
| 3,11 |
График зависимости, построенный на основе рассчитанных величин, приведен на рисунке 3.
3. Выводы
В данной лабораторной работе проводилось исследование многоканальной РТС с ВРК ФИМ (фазо-импульсная модуляция, TDMA). При использовании ФИМ можно уменьшить мешающее влияние аддитивных шумов и помех путем ограничения импульсов по амплитуде, а также можно получить меньшую среднюю мощность РПДУ. В основе импульсной передачи сигналов лежит теорема Котельникова: аналоговый сигнал, спектр которого ограничен частотой FВ, полностью определяется своими дискретными отсчетами, взятыми через интервал 
Значение аналогового сигнала в любой момент времени можно найти по отсчетам с помощью теоремы Котельникова.
По итогам лабораторной работы было установлено, что:
1) мощность тепловых шумов увеличивается при повышении числа каналов;
2) мощность тепловых шумов возрастает в 4 102 раза при возрастании длительности канального импульса в три раза (при этом уровень входного сигнала падает в 4 раза);
3) при увеличении длительности канального импульса ширина спектра уменьшается по линейному закону.
Графики зависимостей на рисунках 1-3 подтверждают высказанные заключения.
С ростом числа каналов в ГС уменьшается временной интервал между канальными импульсами. Нужно уменьшать девиацию импульса, а это вызывает рост мощности тепловых шумов и снижает помехоустойчивость. Также увеличение числа тактовых импульсов на интервале периода цикла ГС Тц при постоянной мощности передачи энергия одного импульса будет снижаться, что тоже приводит к возрастанию шумов в канале ТЧ.
Период цикла ГС Тц задан в задании, в результате несложных вычислений и округления получилось, что число стандартных каналов ТЧ в ГС составляет 25.
Рассмотрим теперь причины расширения спектра. Пренебрежем длительностью паузы импульсного потока. Для рассмотрения необходимо обратиться к теории радиотехнических цепей, в частности, к спектральному анализу. Предположим, что с помощью ВРК ФИМ передаем идеальные прямоугольные импульсы высотой h и длительностью , спектр каждого из которых определяется формулой
Спектр импульса безграничен, но убывает с частотой, поэтому за ширину спектра 
принимаем ту полосу частот, что расположена между нулем и значением частоты, когда спектр первый раз обращается в нуль (см. рисунок 4). Это случится, когда аргумент синуса будет равен 
.
Рисунок 4 – Спектр прямоугольного импульса
Поэтому из формулы для спектра имеем право записать следующее выражение:
Для, например, треугольного импульса
Из этих формул можно сделать важный вывод, что чем короче импульс, тем шире спектр, что и подтверждается вычислениями в таблице 4 и графиком зависимости на рисунке 3. Также, чем короче импульс, тем больше мощности расходует РПДУ, как было установлено в пункте 2.2 ЛР.