Специфічні спотворення сигналів при моноприйомі синхронних станцій

Розглянемо умови утворення зони спотворень на території між двома синхронними станціями РВС1 і РВС2.

Хай несучі коливання передавачів обох станцій з круговими частотами (абсолютна синхронізація) модулюються по амплітуді сумою тональних сигналів . В місці прийому, що знаходиться на відстані від станції РВС1 і від станції РВС2 (рис.6.1, а), напруги на вході приймача від кожного з передавачів можуть бути представлений у вигляді

_

де і – амплітуди несучих коливань передавачів РВС1 і РВС2; і – коефіцієнти амплітудної модуляції; – різниця часу пробігу електромагнітних хвиль від РВС1 і РВС2 до місця прийому; с – швидкість світла.

Результуюча напруга на вході приймача при складанні сигналів від РВС1 і РВС2

,

де

і – різниця фаз коливань звукових частот; – захисне відношення по радіочастоті.

Рис.6.3. Спотворення при роботі двох РВС в мережі синхронного радіомовлення: а – інтерференційна структура поля в зоні спотворень; б – зони доброго і поганого прийому

Захисне відношення по радіочастоті в децибелах: А = 20lgD при D > 1; при D < 1 А = 20 lgD-1.

Огинаюча результуючого коливання, яку одержують на виході амплітудного детектора приймача

де – різниця фаз несучих коливань;

Слід зазначити, що в загальному випадку час пробігу сигналів звукових частот від радіобудинку, де формується програма, до РВС1 і РВС2 неоднаковий, що призводить до появи додаткового зсуву фаз модулюючих сигналів (несинфазність модуляції). З урахуванням цього вираз можна записати так:

,

де ; ; – різниця часу пробігу електромагнітних хвиль від радіобудинку до передавачів (несинфазність модуляції).

У виразі для огинаючої результуючого коливання на виході амплітудного детектора приймача перший співмножник М(t) лінійний. Виникаючі спотворення огинаючої по величині і характеру визначаються виразом під квадратним коренем: якщо підкорінна частина рівна постійному числу, наприклад, d2, що справедливо в окремих окремих випадках, то спотворення відсутні і огинаюча R(t)= dU1M (t) – лінійна.

В загальному випадку виникають нелінійні і частотні спотворення, що є функціями параметрів, D і коефіцієнтів модуляції і .

Врахувати одночасні зміни параметрів і D, що відбувається при переміщенні приймача на території між станціями, складно. Тому доцільно проаналізувати вирази для і для окремих випадків.

Рис.6.4. Стоячі хвилі в зоні спотворень:

а – немодульована несуча; б – несуча, модульована гармонійними сигналами

За відсутності модулюючих сигналів (= = 0) М(t)= М(t – t1)= 1 і тоді сумарна напруга на вході приймача

,

Амплітуда

.

Якщо розмістити приймач на ділянці території, де амплітуди напруги на вході приймача U₁ і U₂ однакові (), то

.

При переміщенні приймача на відстані по напряму, наприклад, до станції РВС1, відстань від місця прийому до цієї станції дорівнює , а до станції РВС2 – . Різниця зміниться на величину , і амплітуда результуючої напруги матиме вид

.

Як видно з цього виразу, в просторі між станціями в результаті інтерференції електромагнітних хвиль утворюється стояча хвиля з пучностями і вузлами. Відстань між сусідніми вузлами, як і сусідніми пучностями, рівно половині довжини хвилі (рис.6.4).

В пучності сумарна амплітуда несучого коливання , у вузлі – U_p = 0.

При переміщенні приймача до однієї або іншої станції, як випливає з виразу, змінювання значення амплітуди U_p стають все менш глибокими і, наприклад, при D = 10, відношення складе близько 10 %. При передачі станціями модульованих коливань інтерференційна картина зміниться через появу стоячих хвиль в результаті інтерференції верхньої і нижньої спектральних складових (рис.6.4, б).

Якщо модулюючі сигнали синфазні (), то при переміщенні приймача від точки, де D = 1, у напрямі до однієї із станцій збільшується фазовий зсув між модулюючими коливаннями і, функція і з'являться нелінійні і частотні спотворення. Проте при синфазності модулюючих коливань величини фазових кутів і і D взаємопов'язані: при увеличе­нии зростає також і захисне відношення і, отже, зменшується як змінювання амплітуди R(t), так і спотворення.

У разі несинфазності модулюючих сигналів () нелінійні і частотні спотворення огинаючої спостерігаються протягом всієї території зони спотворень. В цьому випадку для визначення частотних спотворень слід розглянути отриманий раніше вираз для при значеннях D = 1, тобто розглянути спотворення огинаючої R(t) в окремих точках території (в пучності стоячої хвилі несучого коливання).

Після ряду перетворень і спрощень, які тут не приводяться, вираз для R(t) у разі найсильніших нелінійних спотворень (при ) прийме такий вид:

.

В отриманому виразі відсутня складова сигналу з частотою . Коефіцієнт нелінійності дорівнює 100 % при будь-якому значенні коефіцієнта модуляції.

.