پدیده نویز و انواع آن

درباره پدیده نویز و انواع آن بیشتر بدانید ...

پدیده نویز و انواع آن

Noise phenomenon and its variants

 

تعریف نویز

نویز: عبارتست از هرگونه انرژی ناخواسته و نامطلوب و مزاحمی که در نقاط مختلفی از مسیر انتقال پیام ، وارد پیام شده و موجبات تغییر شکل یا اعوجاج (distortion) را فراهم می آورد. بعبارت دیگر، نویز عبارت است از هر نوع انرژی که وارد دستگاه مخابراتی می شود ولی جزو سیگنال اصلی نباشد و سیگنال را بصورت نا مطلوبی تغییر دهد. مثلاً در گیرنده های رادیویی ، نویز، سب ایجاد اغتشاش در صدای بلندگو می شود و در گیرنده های تلویزیونی، سبب می شود که تصویر دارای برفک شود و در سیستم های مخابرات که با پالس، فعالیت و کار می کنند ، نویز سب تداخل و یا از بین بردن سیگنال اصلی شده و نتیجتاً باعث ایجاد اشتباهات فاحش و وخیم می شود.
هر قدر پیام، ضعیف باشد ، وجود نویز در آنها بیش از سایز نقاط تاثر می گذارد. همچنین اگر مقدار نویز بسیار زیاد باشد و باعث غیر قابل تشخیص شدم و پیام مربوطه می شود. لذا می توان گفت که نویز باعث کاهش برد و حساسیت دستگاههای فرستنده و گیرنده می شود. در ضمن نویز، باعث محدود شدن باند فرکانس مورد استفاده دستگاهها نیز می گردد. (مثل رادار)

انواع نویز خارجی (External )

انواع نویز خارجی عبارتند از : نویز جوی- نویز ماورا جوی- نویز ساختگی (مصنوعی یا تو لید شده وسیله ابزار انسان man made) و …….
انواع نویز داخلی

انواع نویز داخلی عبارتند از : نویز گرمایی(ناشی از تحریکات گرمایی Thermal agistation noise )، نویز ضربه ای (Shot noise) ، نویز زمان گذار (Transit time noise) و نویزهای مختلف متفرقه (miscellanous noise)

نویز ناشی از اتمسفر :
نام دیگر نویز ، نویز ساکن (staic noise) می باشد که بعلت تخلیه های الکتریکی ابرها در هنگام رعد و برق و سایر منابع اغتشاش الکتریکی طبیعی در جو (اتمسفر) بوجود می اید. از آنجا که نویز جوی بصورت ایمپالس و نیز بصورت اتفاقی می باشد ، لذا در کلیه طول باندی که برای پخش امواج RF مورد استفاده قرار می گیرد پخش و پراکنده و گسترده است. به بیان دیگر ، اگر به یک گیرنده موج کوتاه صدای مذکور در نتیجه القای ولتاژ در آنتن توسط امواج رادیویی مزاحم (Spurious) می باشد . به چنین نویزی که ناشی از مناع اغتشاش طبیعی هستند نویز جوی یا اتمسفر یا ساده گفته می شود. این نویز اکثراَ با دریافت امواج رادیویی تداخل پیدا می کند (با تلویزیون ، خیلی خیلی کمتر). از آنجا که امواج مربوط به نویز جوی بصورت ایمپالس و غیر سینوسی است، لذا دارای هارمونیکهای بسیار هستند که دامنه شان ا افزایش هارمونیکها کاهش می یاد. همچنین باید دانست که شدت این نویز هم در انتشار محلی و هم فرکانس های موج کوتاه، در هنگام شب افزایش پیدا می کند . در ضمن باید اضافه کرد که از دلایل کم اهمیتی این نوع نویز در فرکانسهای بالاتر از MHz 30 میتوان موارد ذیل را ذکر کرد:
۱) این فرکانسها به انشار تا افق ( تا ۸۰ Km) محدودند، ۲) این نویزها طوری هستند که مقدار خیلی ناچیزی از آنها در باند VHF و بالاتر قرار گرفته اند.

 نویز سماوی (Extraterrestrial noise) :

که خود به دو بخش عمده نویزی خورشیدی (Solar) و نویز کیهانی (Cosmic) تقسیم شده است .
* نویز خورشیدی :
از عمده ترین چیزهایی که خورشید به سمت ما پرتاب می کند، نویز است. در حالت معمولی ، نور ثابتی از سوی خورشید متشعشع می شود که در یک باند بسیار وسیع فرکانسی ( که مشتمل بر فرکانسهای مخابراتی نیز می شود) . می باشد . علت عمده آن دارا بودن درجه حرارت خیلی خیلی زیاد (حدود C 6000) در سطح آن می باشد .
در ضمن هر ۱۱ سال یکبار خورشید دارای نویز و اغتشاش الکتریکی بسیار زیاد می شود. ( که آنرا سیکل خورشیدی ۱۱ ساله گویند). در هر صد سال نیز ( بطور متناوب) خورشید دارای نویزهای تشعشع شده در سطح بسیار زیاد و شدید می شود.
*نویز کیهانی:
اگر چه تعدادی ستاره دور دست نیز بمنزله خورشید و در درجه حرارت خیلی زیاد وجود دارد و هرچند فاصله آنها از ما خیلی زیاد است، ولی چون تعدادشان قابل شمارش نیست لذا نویزهایی که از انها ناشی و تولید می شود و توسط ما دریافت می گردد به نویز حرارتی یا جسم سیاه نیز معروف شده اند که بطور یکسان در تمامی فضا منتشر می شوند. در ضمن مرکز کهکشان ما که به نام راه شیری معروف است و نیز سایر کهکشانها، تولید نویز می نمایند که شدتشان بسیار زیاد می باشد.

نویز مصنوعی :

در مناطق صنعتی و حومه و داخل شهرها، شدت نویز تولید شده توسط بشر ( در فرکانسهای بین ۱ تا ۶۰۰ مگا هرتز) بسیار بسیار ، زیادتر از نویز تولید شده توسط سایر منایع ( اعم از داخلی یا خارجی نسبت به گیرنده ) است. نمونه هایی از این نوع نویز را می توان چنین ذکر کرد: منابعی نظیر احتراق در هواپیما و اتومبیل ، انواع ماشینهای الکتریکی سنگین، موتورهای برقی؛ اتصالات اقسام کلیدها ، نشت ( Leakage) ناشی از خطوط ولتاژ نسبتاً زیاد، و لامپهای فلورسنت و …
– در کلیه موارد فوق ، نویز ایجاد شده بخاطر تخلیه الکتریکی در زمان جرقه زدن می باشد. در ضمن باید دانست که نویز دریافتی با افزایش پهنای باند، افزایش پیدا می کند. ( نسبت مستقیم دارد).

نویز نقطه‌ای

اولین قدم در بسیاری از الگوریتم‌های پردازش راداری، حذف نویز از تصاویر رادار می‌باشد، چرا که بدون حذف نویز این الگوریتم‌ها نتایج خوبی تولید نمی‌کنند. برای مثال نویز نقطه‌ای که به مانند لکه‌های سیاه یا روشن روی تصاویر رادار می‌باشد، یکی از انواع شایع نویزها می‌باشد. این نویز در گیرنده رادار باقی مانده و موجب پنهان کردن تصاویر و اهداف از دید رادار می‌گردد. این نویز از نوع پنهان بوده و معمولا با استفاده از نوعی سر و صدا به عنوان سیگنال ECM به نام ” سر و صدا ” و یا ” پارازیت سر و صدا ” پنهان شده و انتقال پیدا خواهد کرد این تکنیک اختلال می‌تواند بر علیه رادارهای جستجو بکار رود تا برد قابلیت تشخیص هدف آنها را خراب کند. از این تکنیک می‌توان برای EA خود نگهدار ،EA با همکاری و EA اخلال از راه دور (SOJ) استفاده کرد.

غالبا پشت خط مقدم جبهه(FEBA۱)، تعدادی رادار مراقبت یا جستجو وجود دارند که مراقبت راداری منطقه را انجام می‌دهند. یک SOJ می‌تواند با بکار بردن این تکنیک برد موثر رادارهای مربوطه را کاهش دهد و یک کریدور از بین شبکه دفاع هوایی دشمن باز کند. خصوصیت این نوع اختلال این است که قدرت آن بصورت متمرکز است (از چند مگاهرتز تا ۱۰ مگاهرتز). از این اختلال برای مختل کردن رادارهای خاص استفاده می‌شود. اگر رادار دشمن از تکنیک‌های گسترش طیف فرکانسی استفاده نکرده باشد، و پهنای باند محدود و کمی داشته باشد، جمر، پس از پی بردن به باند فرکانس کار رادار، قدرتش را روی آن متمرکز می‌کند، شکل ۱ به وضوح این مطلب را نشان می‌دهد. (نوع رادار دشمن ممکن است از قبل معلوم باشد و یا اینکه طی یک عملیات تجسس، باند فرکانس کار آنها، بدست آمده باشد)

از ویژگیهای این نویز می‌توان به افزایش دادن سر و صدا، کاهش دادن احتمال تشخیص، افزایش دادن بیش از حد سیگنال هشدار غلط و مخفی شدن در محدوده قدرتمندی از موج به طور کامل را اشاره کرد. برای رفع نویز نقطه‌ای می‌توان از مواد فیلترهای خاص مثل ECCMها (اقدامات ضد الکترونیکی شمارنده) و یا گاهی اوقات از EPMها (اقدامات حفاظت الکترونیک) جهت بهبود نویز استفاده کرد

نویز رگباری

پارازیت رگباری یا نویز رگباری یک نوع نویز متراکم است. این نویز متراکم به سادگی پهنای باند را باریک و یا مسدود می‌کند و به همراه سر و صدا به اندازه پهنای باند در گیرنده رادار با قدرت زیادی برای مسدود کردن گیرنده راداری استفاده می‌شود. این نوع از پارازیت به وسیله سر و صدا از یک پهنای باند وسیعی برای پوشش چند رادار و مسدود کردن آنها در فرکانسهای مختلف و ایجاد اعوجاج در هر فرکانس، مورد استفاده قرار می‌گیرد به طوری که یک فرکانس متراکم در یک گروه گسترده از فرکانس را به صورت رگباری جارو می‌کند و باعث اعوجاج خوردن فرکانس مورد نظر می‌شود. از پارازیت رگباری اغلب در جنگ جهانی دوم استفاده می شده که باعث درهم و برهمی سر و صدا و ایراد در سیستهای رادار گردیده است.

وقتی رادار دشمن از تکنیک چابکی فرکانس استفاده می‌کند و یا تکنیک طیف گسترده را به کار می‌برد جمر نویز، بایستی یک باند وسیع را پوشش دهد. در این حالت یک افت اضافه به خاطر این موضوع که رادار، باند IF خود (به پهنای باند BIF) رابه صورت منطبق با دوره پالس حفظ می‌کند وجود دارد. چرا که جمر مجبور است در این حال، توانش را در یک باند وسیع‌تر (یا حداقل به اندازه پهنای باند RFرادار: BIF) بگستراند. بعبارتی باید:BJ>BRF. در حالت کلی این افت جمر را می‌توان بصورت رابطه زیر در نظر گرفت که این نسبت می‌تواند مقادیری بزرگی (بین۱۰۰تا ۱۰۰۰) داشته باشد و تاثیر و کارآیی اخلال وارد شونده، پایین آورده شود. (دقت داریم از آنجا که این نوع اخلال باید از گلبرگ جانبی آنتن رادار نفوذ کند، جمر به ERF خیلی بالایی نیاز خواهد داشت):

L = \frac{B_{RF}}{B_{IF}}

از لحاظ ساخت، این نوع اخلال، یک مدولاسیون نویز باند وسیع است. پهنای باند مربوطه می‌تواند به ۱۵درصد تا ۳۰ درصد باند X برسد هنگامی که روی قدرت ارسال محدودیت داریم، دانسیته قدرت اخلال کم خواهد بود. این تکنیک می‌تواند برای اخلال رادارهای با فرکانس کار متفاوت_ بطور همزمان _و نیز همانطور که ذکر شد رادارهایی که از تکنیک طیف گسترده استفاده می‌کنند بکار رود. برای رفع نویز رگباری می‌توان از مواد بازتابنده (مواد راه راه نازک و یا فلزی، تحت پوشش الیاف شیشه) که بصورت درهم و برهم در کنار هم قرار گرفته‌اند استفاده کرد. همچنین می‌توان برای اثر بهتر این پارازیت در رادار از انتشارموجهای مقطع یا راه راه با طول موجهای واحد و برابر با طول موج تنظیم شده رادار، ایجاد کرد.