文档介绍：第4章噪声与干扰
噪声
邻道干扰与同频道干扰
* 互调干扰
噪声
噪声的分类与特性
移动信道中加性噪声(简称噪声)的来源是多方面的, 一般可分为:①内部噪声;②自然噪声;③人为噪声。内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。不能预测的噪声统称为随机噪声。自然噪声及人为噪声为外部噪声,它们也属于随机噪声。依据噪声特征又可分为脉冲噪声和起伏噪声。脉冲噪声是在时间上无规则的突发噪声,例如, 汽车发动机所产生的点火噪声,这种噪声的主要特点是其突发的脉冲幅度较大,而持续时间较短;从频谱上看,脉冲噪声通常有较宽频带;热噪声、散弹噪声及宇宙噪声是典型的起伏噪声。
在移动信道中,外部噪声(亦称环境噪声)的影响较大,美国ITT(国际电话电报公司)公布的数据示于图4-1。图中将噪声分为六种:①大气噪声; ②太阳噪声;③银河噪声; ④郊区人为噪声;⑤市区人为噪声;⑥典型接收机的内部噪声。其中,前五种均为外部噪声。有时将太阳噪声和银河噪声统称为宇宙噪声。大气噪声和宇宙噪声属自然噪声。图中,纵坐标用等效噪声系数Fa或噪声温度Ta表示。Fa是以超过基准噪声功率N0(=KT0BN)的分贝数来表示,即
(4-1)
式中,k为波兹曼常数(×10-23J/K),T0为参考绝对温度(290K),BN为接收机有效噪声带宽(它近似等于接收机的中频带宽)。
由式(4 - 1)可知,等效噪声系数Fa与噪声温度Ta相对应,例如Ta=T0=290K, Fa=0dB; 若Fa=10dB,则Ta=10T0=2 900K,等等。
在30~1 000MHz频率范围内,大气噪声和太阳噪声(非活动期)很小,可忽略不计;在100 MHz以上时,银河噪声低于典型接收机的内部噪声(主要是热噪声),也可忽略不计。因而,除海上、航空及农村移动通信外,在城市移动通信中不必考虑宇宙噪声。
图 4 – 1 各种噪声功率与频率的关系
例4-1 已知市区移动台的工作频率为450 MHz,接收机的噪声带宽为16kHz,试求人为噪声功率为多少dBW。
解基准噪声功率
由图 4 - 1 查得市区人为噪声功率比N0高25dB,所以实际人为噪声功率N为
人为噪声
所谓人为噪声,是指各种电气装置中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射,诸如电动机、电焊机、高频电气装置、电气开关等所产生的火花放电形成的电磁辐射。
在移动信道中,人为噪声主要是车辆的点火噪声。图4-2为典型点火电流的波形。图中,一个超过200A的点火尖脉冲,其宽度约为1~5ns, 相应频谱的高端频率达200MHz至1GHz, 低于100A的火花脉冲宽度约为20ns,相应频谱的高端频率为50MHz。假定一台汽车发动机有8个气缸,每个气缸的转速是3 000r/min,由于在任一时刻只有半数气缸在燃烧,所以可计算出一台汽车每秒钟产生的火花脉冲数为
图 4 – 2 典型点火电流波形
(火花脉冲/秒)
假如有许多车辆在道路上行驶,那么火花脉冲的数量将被车辆的数目所乘。汽车噪声的强度可用噪声系数Fa表示,它与频率的关系如图 4 - 3 所示。图中,基准噪声功率为-134dBm, 即常温条件下(290K),噪声带宽为10kHz时的噪声功率。图中给出了两种交通密度情况,由图可见, 汽车火花所引起的噪声系数不仅与频率有关,而且与交通密度有关。交通流量越大, 噪声电平越高。由于人为噪声源的数量和集中程度随地点和时间而异,因此人为噪声就地点和时间而言,都是随机变化的。统计测试表明,噪声强度随地点的分布近似服从对数正态分布。
图 4 – 3 汽车噪声与频率的关系