فرادرسنویز و تاثیر آن در سیستم‌های مخابراتی – راهنمای جامع
در هر سیستم مخابراتی، هنگام انتقال سیگنال با فرستنده و یا دریافت سیگنال در گیرنده، مقداری سیگنال ناخواسته به سیستم وارد میشود که برای گیرنده نامطلوب است و باعث کاهش کیفیت مخابره اطلاعات میشود. در حالت کلی به این سیگنال‌های ناخواسته «نویز» (Noise) می‌گویند. در این مطلب قصد داریم به تعریف نویز بپردازیم و انواع مختلف نویز را به همراه تاثیراتش بررسی کنیم.
نویز چیست؟
همان طور که گفتیم، نویز یک سیگنال ناخواسته است که با سیگنال اصلی تداخل پیدا می‌کند و منجر به تغییرات پارامترهای سیگنال پیام خواهد شد. این تغییرات در پروسه انتقال منجر به دریافت یک پیام تغییر یافته میشود. نویزها به احتمال زیاد در کانال‌های مخابراتی و یا در گیرنده‌ها وارد می‌شوند.
سیگنال نویز را می‌توان با توجه به شکل زیر به صورت واضح‌تر درک کرد.
با توجه به تصویر فوق، می‌توان به این نکته پی برد که سیگنال نویز الگوی مشخص و فرکانس و یا دامنه ثابتی ندارد. نویزها اغلب دارای ماهیتی کاملا تصادفی و غیرقابل پیش‌بینی هستند. اگرچه نمی‌توان به‌صورت کامل اثرات نویز را حذف کرد، اما در سیستم‌های مخابراتی اقداماتی به منظور کاهش اثرات آنها صورت می‌گیرد. رایج‌ترین نمونه‌های نویز عبارتند از:
- نویز «صدای هیس» (Hiss Sound) در گیرنده‌های رادیویی.
- نویز «صدای وزوز» (Buzz Sound) حین مکالمات تلفنی.
- نویز تصویری «سوسو زدن» (Flicker) در گیرنده‌های تلویزیونی.
انواع نویزها
دسته‌بندی نویزها معمولا بر اساس نوع منبع آنها، اثراتی که نشان می‌دهند و یا ارتباط آنها با گیرنده مخابراتی و ... صورت می‌گیرد. دو روش اصلی برای تولید نویز وجود دارد. یک روش تولید نویز از طریق منابع خارجی مختلف است، در حالی که روش دوم، منابع داخلی خود سیستم مخابراتی و بخش گیرنده آن به حساب می‌آید.
منابع خارجی (External Source)
این نویز توسط منابع خارجی تولید میشود که معمولا در محیط انتقال پیام یا همان کانال‌های مخابراتی اتفاق می‌افتند. این نویز را نمی‌توان به‌صورت کامل حذف نمود و بهترین راهکار، جلوگیری از اثرگذاری نویز بر روی سیگنال پیام اصلی است. در زیر برخی از رایج‌ترین نمونه‌های نویز منابع خارجی ذکر شده است.
- نویز محیط که به دلیل «بی‌قاعدگی» (Irregularitie) در محیط به وجود می آید.
- نویز فرازمینی مانند نویز خورشیدی یا کیهانی.
- نویزهای صنعتی مانند نویزهای القایی ناشی از کابل‌های فشار قوی و موتورهای صنعتی بزرگ.
منابع داخلی (Internal Source)
این نویز هنگام روشن بودن و فعالیت اجزای خود سیستم گیرنده مخابراتی تولید میشود. اجزای مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، به دلیل کار مداوم آنها، می‌توانند چندین نوع نویز ایجاد کنند. این نویز قابل کمی‌سازی است. با طراحی مناسب گیرنده مخابراتی می‌توان اثرات نویزهای داخلی را کاهش داد. چند مثال متداول از منابع نویز داخلی در زیر آورده شده اند.
- نویز «تحریکات دمایی» (Thermal Agitation) مانند نویز «جانسون» (Johnson) یا نویز الکتریکی.
- نویز «شات» (Shot) که به دلیل حرکات تصادفی الکترون‌ها و حفره‌ها به وجود می‌آید.
- نویز «زمان گذار» (Transit Time) که در طول انتقال به وجود می‌آید.
- نویزهای متفرقه نیز انواع دیگری از نویز داخلی هستند که می‌توان به عنوان مثالی از این نویزها، به اثرات رزیستانس، سوسو زدن و نویزهای به وجود آمده توسط میکسرها اشاره کرد.
تاثیرات نویز
همان طور که قبلا گفتیم، نویز یک مولفه ناخواسته در اکثر سیستم‌ها است که بر عملکرد آنها تاثیر منفی می‌گذارد. در ادامه به صورت مختصر به بررسی دو مورد از اثرات نویز روی سیستم خواهیم پرداخت.
محدود کردن بازه عملکرد سیستم
نویز معمولا به صورت غیرمستقیم باعث قید شدن محدودیت روی سیگنال‌های ضعیفی میشود که می‌توانند توسط تقویت‌کننده‌ها تقویت شوند. مثلا به دلیل نویز، اسیلاتور در مدار میکسر، ممکن است فرکانس خود را محدود کند. عملکرد یک مدار تا حد زیادی به عملکرد مدار آن بستگی دارد، در حالی که نویز باعث محدود شدن کوچک‌ترین سیگنالی میشود که یک گیرنده قادر به دریافت و پردازش آن است.
تاثیر روی حساسیت گیرنده مخابراتی
«حساسیت» (Sensitivity) معمولا به صورت کوچک‌ترین مقدار سیگنال ورودی تعریف میشود که برای به دست آوردن یک مقدار مشخص در خروجی لازم و ضروری است. یکی دیگر از اثرات نویز در سیستم‌ها این است که روی حساسیت گیرنده یک سیستم تاثیر می‌گذارد که این امر به نوبه خود باعث میشود خروجی به مرور زمان دچار تغییر شود.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزشهای زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
- مجموعه آموزشهای مهندسی مخابرات
- آموزش مخابرات ۱
- مجموعه آموزشهای مهندسی الکترونیک
- آموزش مبانی الکترونیک – مفاهیم تئوریک به همراه شبیه سازی عملی و کاربردی
- انواع کانال مخابراتی و مشخصه‌های آنها — از صفر تا صد
- چگالی طیف توان سیگنال چیست؟ — از صفر تا صد
- انرژی و توان سیگنال — از صفر تا صد
^^
