Вернуться в каталог



Что такое фазовый шум конвертора и какова его допустимая величина

 Одна из главных функций конвертора (LNB) - перенос спектра входного сигнала в область более низких частот. При этом несущая частота выходного сигнала неизбежно будет подвергаться случайным смещениям (флюктуациям). Уровень фазового шума стандартных конверторов удовлетворяет потребностям аналогового приема, однако для приема данных, в том числе цифровых телевизионных каналов, требуются LNB с более высокой фазовой стабильностью, чтобы сигнал с квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK) был правильно демодулирован ресивером. Что такое фазовый шум? Например, на входе конвертора присутствует немодулированный синусоидальный сигнал частотой 4 ГГц. При этом на выходе должен выделяться такой же синусоидальный сигнал с частотой точно 1,15 ГГц. Однако, частота гетеродина конвертора непостоянна, она случайно изменяется (флюктуирует) в некоторой области вокруг номинальной частоты. Таким образом, в произвольный момент времени мгновенная частота выходного сигнала будет находиться в области шириной, например, 10 МГц с центральной частотой 1,15 ГГц. В результате мгновенная фаза сигнала также приобретает некоторую неопределенность. Если на вход такого конвертора вместо немодулированного сигнала подается сигнал с QPSK, фаза выходного сигнала также приобретает некоторую неопределенность. Из-за флюктуаций частоты, или, как еще называют это явление, фазового шума, QPSK - демодулятор может не распознать изменения фазы несущей, или наоборот, ошибочно зафиксировать изменение фазы. И то и другое приведет к записи в буфер ошибочного значения принятого бита. Таким образом, чем больше фазовый шум конвертора, тем больше количество ошибок на выходе демодулятора.

Из-за наличия фазовых шумов мощность синусоидального сигнала не концентрируется на несущей частоте, а распределяется в некоторой области вокруг нее. Уровень фазового шума - величина, показывающая, как быстро убывает мощность со смещением частоты. Другими словами, эта величина характеризует крутизну огибающей спектра выходного сигнала, если на вход конвертора подается немодулированный синусоидальный сигнал. Например, если на частоте, отличающейся от частоты несущей на 1 кГц, мощность сигнала в полосе 1 Гц на 60 дБ меньше мощности на самой несущей в такой же полосе, говорят, что фазовый шум такого устройства -60 dBc/Hz @ 1 kHz. Термин "dBc" означает, что мощность измеряется в дБ относительно мощности на центральной частоте (centre frequency). Уровень мощности на центральной частоте, равно как и на смещенной частоте, нормирован для полосы пропускания 1 Гц. Чем больше информации передается в единицу времени, т. е. чем больше скорость потока данных, тем более широкую полосу частот занимает сигнал. Чем шире полоса частот сигнала по отношению к полосе, занимаемой фазовым шумом, тем менее сигнал подвержен ошибкам, возникающим из-за этих шумов. Например, сигнал 5 программ телевидения в формате MPEG-2, уплотненных по времени (MCPC), занимает полосу частот около 27 МГц, что соответствует скорости цифрового потока около 40 Мбит/сек. Такой сигнал более устойчив к воздействию фазовых шумов, чем, например, сигнал одиночной ТВ программы, передаваемый методом частотного уплотнения (SCPC) со скоростью цифрового потока 3,9 Мбит/сек.

Исходной величиной для определения максимально допустимого уровня фазовых шумов является максимально допустимое относительное количество ошибок (Bit Error Rate, BER) при данной скорости потока. Eutelsat рекомендует использовать конверторы со следующим распределением фазовых шумов:
-50 dBc/Hz@ 1 kHz

-75 dBc/Hz@ 10 kHz

-95 dBc/Hz@ 100 kHz



Для приема цифровых программ радио с частотным разделением каналов (SCPC Audio) с низкими скоростями транспортного потока 64 - 256 кбит/сек и двухпозиционной фазовой манипуляцией (Binary Phase Shift Keying, BPSK) рекомендуется использовать конверторы со следующим распределением фазовых шумов:
-65 dBc/Hz@ 1 kHz

-75 dBc/Hz@ 10 kHz

-85 dBc/Hz@ 100 kHz



Wegener Communications ®, Model DR96 Digital Audio SCPC Receiver, Instruction Manual). Для приема низкоскоростных потоков с четырехпозиционной фазовой манипуляцией (Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) к конвертору предъявляются еще более жесткие требования.

* Необходимо различать флюктуации (быстрые изменения) и дрейф (медленные изменения) частоты гетеродина. Дрейф характеризуется относительной или абсолютной нестабильностью частоты, а флюктуации - уровнем фазовых шумов. В общем случае имеет место и то и другое - смещение центральной частоты и одновременные флюктуации мгновенной частоты вокруг центральной. Дрейф вызывается обычно относительно медленно изменяющимися внешними воздействиями - например, повышением температуры окружающей среды. Медленные изменения частоты гетеродина в некоторых пределах не оказывают влияния на прием как цифровых, так и аналоговых каналов, так как компенсируются схемой АПЧ (Auto Frequency Control, AFC)ресивера.

Статья взята с сайта и разрешения компании НЭИС-Телеком




В начало страницы
В начало страницы