Технические параметры аппаратуры РРС выбирают таким образом, чтобы искажения сигнала у потребителя не превышали допустимых значений. При передаче МТС по РРЛ с ЧМ искажения сигнала проявляются в виде шумов в ТФ канале. Шумы определяют на выходе ЧД. Различают тепловые шумы (ТШ) в канале и переходные (нелинейные) шумы. При этом, если ТШ в канале существуют независимо от наличия модуляции в передатчике, то переходные шумы исчезнут, если выключить модулирующий сигнал. Переходные шумы (ПШ) возникают, когда часть энергии сигнала из одного ТФ канала переходит в другие.

Риунок 4.1. Передаточные амплитудные характеристики идеальные (1) и реальные (2) устройств группового тракта: частотного модулятора (а), частотного детектора (б) и группового усилителя (в)

Допустим, что в АРРС установлены идеальные модемы с соответствующими передаточными характеристиками (ПХ) - модуляционной ЧМД, демодуляционной ЧД и амплитудной характеристикой ГУ (прямые 1 на рис. 4.1), где u_вх — напряжение модулирующего сигнала на входе ЧМД; D w - отклонение частоты сигнала на выходе ЧМД на стороне передачи и на входе ЧД на стороне приема; и_Д - выходное напряжение ЧД; и₁и u₂— напряжения на входе и выходе ГУ.

В соответствии с процессом ЧМ и частотного детектирования запишем

(4.1)
и
(4.2)

где k_М и k_Д - крутизна характеристик ЧМД и ЧД.

Положим, что в идеальной РРЛ, в которой не возникает шумов, на передающей ОРС на вход ЧМД поступает МТС с максимальным уровнем, т.е. u_ВХ(t)=u(t)=1. Он создает на выходе ЧМД девиацию , которая на выходе ЧД приемной ОРС дает напряжение u_Д=и(t)=1. Подставляя эти значения в (4.2), получаем

(4.3)

Подставив в (4.1) значение k_М

(4.4)

Напомним, что МТС и фаза ЧМ сигнала связаны линейным соотношением, а частота любого сигнала

, (4.5)

где j (t) - фаза сигнала.

Предположим, что ЧМ сигнал проходя по реальной РРЛ, приобрел паразитный фазовый сдвиг, нелинейно зависящий от частоты, либо подвергся паразитной ФМ. Его фаза изменилась на величину D Ф и стала

Тогда, в соответствии с (4.5) изменение частоты на входе ЧД

Подставив (4.3) и (4.6) в (4.2), получаем

,

где

Видим, что на выходе идеального ЧД, кроме переданного МТС, появилась составляющая e f (t). Поскольку D Ф нелинейно зависит от D w (t) и, значит, согласно (3.5) и от u(t), то e f (t) содержит продукты нелинейного преобразования u(t) и создает напряжение переходных шумов, появляющихся из-за паразитной ФМ.

Рисунок 4.2. Идеальные (1) и реальные (2) фазо-частотные характеристики ГВЗ (б) для УПЧ

Рисунок 4.3. К объяснению возникновения переходных шумов из-за отражений в АФТ; к пояснению образования запаздывающего сигнала (в) и векторная диаграмма сигналов на входе приёмника (г)

Можно указать несколько источников паразитной ФМ. Паразитный фазовый сдвиг D Ф могут вносить те устройства АРРС, имеющие нелинейную ФЧХ, через которые проходит ЧМ сигнал. Эти устройства образуют высокочастотный тракт (ВЧТ) РРЛ. На практике для устройств ВЧТ измеряют не ФЧХ, а характеристику ГВЗ, определяемую следующим образом:

(4.7)

В пределах радиорелейного участка к ВЧТ относятся: аппаратура, установленная после ЧМД на передающей ОРС, аппаратура ПРС и устройства, установленные до ЧД на приемном конце УРС. В ВЧТ входят РФ, ПФ, УПЧ и другие цепи с нелинейной ФЧХ (рис. 4.2).

Шумы появляются на выходе ЧД каждого радиорелейного участка. Их называют переходными шумами ВЧ тракта. Эти шумы можно снижать, для чего в схему УПЧ включают корректоры ГВЗ (КГВЗ).

Другим источником паразитной ФМ является АФТ. Механизм возникновения шумов иллюстрирует рис. 4.3. Поскольку практически в местах подключения АФТ к антенне и аппаратуре (точки а и и на рис. 4.3,а) всегда имеет место рассогласование, то часть энергии ЧМ сигнала там отражается. На входе приемника одновременно действуют два сигнала: основной 1 и запаздывающий 2. Причем, если в момент времени t₁ основной сигнал промодулирован МТС u(t₁), то запаздывающий — МТС u(t₁ — 2t _ф), где t _ф — время распространения СВЧ колебаний в АФТ. Значит фазы сигналов 1 и 2 различны. Передают сигнал u_чм, а на входе приемника вместо него получают результирующее колебание U_p (рис. 4.3, г) с другими амплитудой и фазой. Поскольку МТС — случайный процесс, то фазы основного и запаздывающего сигналов меняются случайным образом, следовательно, и ДФ изменяется по случайному закону и нелинейно связан с u(t). Возникающие вследствие этого в ТФ канале шумы называют переходными шумами из-за отражений в АФТ. Заметим, что результирующий сигнал приобрел также и паразитную AM.

Еще один источник возникновения паразитной ФМ - преобразование паразитной AM в ФМ. Это явление называют амплитудно-фазовой конверсией (АФК). Наблюдается АФК в устройствах ВЧТ: УМ на ЛБВ и в амплитудных ограничителях (АО). Поэтому УМ и АО вносят дополнительные нелинейные шумы на выходе ЧД. Их называют переходными шумами из-за АФК или из-за АМ-ФМ преобразования.